Yohana, dkk./ ROTASI, Vol. 21 No. 3 (Juli 2019) Hal. 155-159

## Analisis Pengaruh Temperatur dan Laju Aliran Massa Cooling Water Terhadap
Efektivitas Kondensor di PT. Geo Dipa Energi Unit Dieng
*Eflita Yohana a , Bangkit Farizki a , Nazaruddin Sinaga a , Mohamad Endy Julianto b , Indah Hartati c a Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang
b Departemen Teknik Kimia, Sekolah Vokasi, Universitas Diponegoro, Semarang
c Program Studi Teknik Kimia, Universitas Wahid Hasyim, Semarang *E-mail: efnan2003@gmail.com

## Abstract
The condenser is a heat exchanger apparatus that serves to condense the steam output of the turbine. The performance of a condenser can be seen from the value of its effectiveness. The effectiveness of the condenser  is  influenced  by  several  factors  such  as  steam  flow  and  cooling  water  flow.  An  important factor that affects the performance of condensers is the amount of  cooling water circulation that goes into  the  condenser.  Condenser  used  in  PT.  Geo  Dipa  Energi  Dieng  Unit  is  a  type  of  direct-contact condenser where cooling water is sprayed into the condenser through nozzles so that the granules are shaped. Furthermore, the granules will be in direct contact with the vapor granules of turbine output resulting in condensation marked by the growth of grain size cooling water. By knowing the influence of temperature and mass flow rate of cooling water to the effectiveness of condenser hence can known performance of condenser that exist in PT. Geo Dipa Energi Dieng Unit. From the calculation using the  effective  method  of  NTU  obtained  the  highest  effectiveness  of  92.02%  is  generated  when  the cooling water temperature entering the condenser is 19.89 ⁰C and the mass flow rate of cooling water entering the condenser is 2,392.12 kg / s. So it can be concluded that the existing condenser PT. Geo Dipa Energi Unit Dieng still have a good performance.
Keywords: cooling water; direct contact condenser; effectiveness-NTU

## Abstrak
Kondensor  merupakan  alat  penukar  kalor  yang  berfungsi  untuk  mengkondensasikan  uap  keluaran turbin.  Kinerja  dari  suatu  kondensor  dapat  dilihat  dari  nilai  efektivitasnya.  Efektivitas  kondensor dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain aliran steam dan aliran cooling water. Faktor penting yang berpengaruh  terhadap  kinerja  kondensor  adalah  banyaknya  sirkulasi cooling  water yang  masuk  ke kondensor. Kondensor yang digunakan di PT. Geo Dipa Energi Unit Dieng adalah jenis direct-contact condenser dimana cooling  water disemprotkan  ke  dalam  kondensor  melalui  nosel-nosel  sehingga berbentuk  butiran-butiran.  Selanjutnya  butiran-butiran  tersebut  akan  bersentuhan  langsung  dengan butiran-butiran  uap  keluaran  turbin  sehingga  terjadi  kondensasi  yang  ditandai  dengan  pertumbuhan ukuran butiran cooling water. Dengan mengetahui pengaruh temperatur dan laju aliran massa cooling water terhadap efektivitas kondensor  maka dapat diketahui performa kondensor  yang ada di PT. Geo Dipa  Energi  Unit  Dieng.  Dari  hasil  perhitungan  menggunakan  metode  efektivitas  NTU  diperoleh efektivitas  tertinggi  sebesar  92,02%  dihasilkan  pada  saat  temperatur cooling  water yang  masuk kondensor  sebesar  19,89  ⁰C  dan  laju  aliran  massa cooling  water yang  masuk  kondensor  sebesar 2.392,12  kg/s.  Sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  kondensor  yang  ada  PT.  Geo  Dipa  Energi  Unit Dieng masih mempunyai performa yang baik.
Kata kunci : cooling water; kondensor kontak langsung; efektivitas NTU.

## 1. Pendahuluan
Kinerja  siklus  pembangkit  listrik  tenaga  uap  dipengaruhi  oleh  berbagai  faktor,  salah  satunya  adalah  kinerja  dari suatu  kondensor.  Kondensor  merupakan  alat  penukar  kalor  yang  menerima  panas  dari  turbin  uap  yang  akan  diubah menjadi  air  kondensat  setelah  melalui  proses  perpindahan  panas  [1].  Fungsi  utama  kondensor  adalah mengkondensasikan  uap  keluaran  turbin  [2].  Kinerja  dari  suatu  kondensor  dapat  dilihat  dari  nilai  efektivitasnya. Efektivitas  kondensor  merupakan  perbandingan  antara  laju  perpindahan  panas  aktual  yang  terjadi  dengan  laju perpindahan  panas  maksimum  yang  mungkin  terjadi  secara  termodinamika  di  dalam  kondensor  [3].  Perhitungan efektifitas kondensor dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain aliran steam dan aliran cooling water [4]. Faktor yang berpengaruh dalam aliran cooling water adalah besarnya temperatur dan laju aliran massa cooling water yang masuk ke
Yohana, dkk./ ROTASI, Vol. 21 No. 3 (Juli 2019) Hal. 155-159
kondensor.  Nilai  temperatur  dan  laju  aliran  massa cooling  water yang  masuk  ke  kondensor  mempunyai  variasi  nilai yang beragam. Oleh karena itu diperlukan penelitian mengenai pengaruh temperatur dan laju aliran massa cooling water terhadap efektivitas kondensor.
Salah  satu  penelitian  mengenai  efektivitas  kondensor  kontak  langsung  pernah  dilakukan  oleh  Amrina  Rosyada, dkk  dari  Politeknik  Negeri  Jakarta,  Indonesia  [5].  Penelitian  tersebut  melakukan  perbandingan  antara  nilai  efektivitas kondensor sebelum dan sesudah overhoul di PT. PGE Unit IV. Dari penelitian tersebut diperoleh nilai efektivitas rata- rata sebelum overhoul sebesar 54,08%. Sedangkan nilai efektivitas rata-rata sesudah overhoul sebesar 54,11%.
Selain  menentukan  nilai  efektivitas  kondensor  kontak  langsung,  terdapat  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Syed Haider  Ali,  dkk  dari  Universiti  Teknologi  PETRONAS,  Malaysia  [6].  Penelitian  yang  dilakukan  yaitu  mengenai pengaruh rendahnya tekanan kondensor terhadap performa siklus secara keseluruhan. Besarnya nilai tekanan kondensor tersebut  dipengaruhi  oleh  laju  aliran  massa  dan  temperatur cooling  water yang  masuk  ke  kondensor.  Dari  penelitian tersebut  diperoleh  hasil  bahwa  nilai  perpindahan  panas  menurun  karena  temperatur cooling  water yang  masuk kondensor  meningkat  dan  semakin  kecil  laju  aliran  masa cooling  water yang  masuk  kondensor  mengakibatkan perpindahan panas yang terjadi juga semakin kecil.
Penelitian mengenai analisis pengaruh temperatur dan laju aliran massa terhadap efektivitas kondensor di PT. Geo Dipa Energi Unit Dieng merupakan penelitian yang baru dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur  dan  laju  aliran  massa cooling  water terhadap  efektivitas  kondensor  sehingga  dapat  diketahui  performa kondensor yang ada di PT. Geo Dipa Energi Unit Dieng.

## 2. Dasar Teori
Menurut Kays dan London, efektivitas adalah perbandingan antara laju aliran panas yang aktual dengan laju aliran panas  maksimal  yang  dapat  ditransfer  [8].  Rumus  efektivitas  menggunakan  metode  NTU  dapat  ditentukan menggunakan rumus [9].
(1) dimana: ε
= Efektivitas kondensor (%)
C = Rasio kapasitas NTU
= Number of Transfer Unit
Persaamaan  efektivitas  melibatkan  suatu  besaran  yang  tak  berdimensi.  Besaran  ini  disebut  dengan Number  of Transfer  Unit  (NTU). Nilai  NTU  merupakan  ukuran  dari  luas  permukaan  alat  penukar  kalor,  sehingga  semakin  besar NTU semakin besar pula ukuran alat penukar kalor. Besarnya nilai NTU dapat ditentukan menggunakan rumus [4].
(2) (3) dimana: U = Koefisien perpindahan kalor menyeluruh (W/m 2o C) A = Luas perpindahan kalor (m 2 ) C s = Kapasitas panas steam (kJ/s o C)
Selain NTU yang merupakan besaran yang tak berdimensi, terdapat pula nilai C yang besarannya tak berdimensi. Rasio  kapasitas  (C)  dapat  ditentukan  dengan  membandingkan  kapasitas  panas  minimum  dengan  kapasitas  panas maksimum. Nilai kapasitas rasio dapat ditentukan menggunakan rumus [4].
(4)
(5)
(6)
dimana:
C s
= Kapasitas panas steam (kJ/s o C) C cw = Kapasitas panas cooling water (kJ/s o C) m s
= Laju aliran masa steam masuk kondensor (kg/s) m cw = Laju aliran masa cooling water masuk kondensor (kg/s) Cp s = Panas spesifik steam (kJ/kg o C) Cp cw = Panas spesifik cooling water (kJ/kg o C)
Yohana, dkk./ ROTASI, Vol. 21 No. 3 (Juli 2019) Hal. 155-159
Besarnya  koefisien  pindah  panas  menyeluruh  dapat  diperoleh  dari  perhitungan  laju  perpindahan  kalor  (Q)  dan perhitungan LMTD (Log Mean Temperature Difference). Nilai laju perpindahan panas dapat ditentukan menggunakan rumus [4].
(7) (8)
Dengan  kondensor  yang  mempunyai  arah  aliran  yang  berlawanan (counter  flow) maka  LMTD  dapat  dihitung menggunakan rumus [4].
(9) (10) (11)
dimana:
T s in = Temperature steam masuk kondensor ( o C) T s out
= Temperature steam keluar kondensor ( o C)
T cw in
= Temperature cooling water masuk kondensor ( o C)
T cw out
= Temperature cooling water keluar kondensor ( o C)

## 3. Metode Penelitian
Kondensor  yang digunakan  dalam penelitian ini  adalah jenis direct-contact condenser . Pada kondensor jenis ini, cooling  water disemprotkan  ke  dalam  kondensor  melalui  nosel-nosel  sehingga  berbentuk  butiran-butiran.  Selanjutnya butiran-butiran tersebut akan bersentuhan dengan butiran-butiran uap keluaran turbin sehingga terjadi kondensasi yang ditandai dengan pertumbuhan ukuran butiran cooling water [2]. Gambar 1(a) merupakan kondensor kontak langsung di PT. Geo Dipa Energi Unit Dieng sedangkan Gambar 1(b) merupakan skema kondensor kotak langsung.
(a)
(b)
Gambar 1. (a) Kondensor kontak langsung [7], (b) Skema kondensor kontak langsung [7].
Penelitian dilakukan dengan mengumpulkan data-data yang dibutuhkan dalam perhitungan efektivitas kondensor. Data  yang  dibutuhkan  berupa  laju   alir  dari steam ,  temperatur  masuk  dan  keluar steam, temperatur  masuk  dan  keluar cooling water , serta kapasitas panas steam dan cooling water . Setelah data terkumpul dilanjutkan dengan perhitungan. Perhitungan  dan  pengolahan  data  dilakukan  secara  analitik  berdasarkan  persamaan  1  hingga  persamaan  11.  Setelah dilakukan  perhitungan  maka  diperoleh  besarnya  efektivitas  kondensor  sehingga  dapat  diketahui  performa  kondensor yang ada di PT. Geo Dipa Energi Unit Dieng.
Data  yang  terkumpul  selanjutnya  akan  diolah  untuk  menghitung  nilai  efektivitas  kondensor.  Data steam dan cooling  tower yang  digunakan  diperoleh  dari  pengamatan  pada  tanggal  1-20  Januari  2018.  Tabel  1  menunjukan  data steam dan cooling water dari hasil pencatatan.
Yohana, dkk./ ROTASI, Vol. 21 No. 3 (Juli 2019) Hal. 155-159
Tabel 1. Data steam dan cooling water yang masuk kondensor [7].

## 4.  Hasil dan Pembahasan
Syed Haider Ali, dkk dalam penelitiannya menyatakan bahwa nilai perpindahan panas menurun karena temperatur cooling  water yang  masuk  kondensor  meningkat  akibat  dari  gradien  temperatur  antara  dua  aliran  yang  menurun  dan semakin  kecil  laju  aliran  masa cooling  water yang  masuk  kondensor  mengakibatkan  perpindahan  panas  yang  terjadi juga  semakin  kecil  karena  laju  aliran  massa  berbanding  lurus  dengan  perpindahan  panas  [6].  Nilai  laju  perpindahan panas  juga  sebanding  dengan  nilai  efektivitas  kondensor  [10].  Gambar  2  menunjukkan  grafik  mengenai  pengaruh temperatur dan laju aliran massa cooling water terhadap laju perpindahan panas kondensor.
Gambar 2. Grafik pengaruh temperatur dan laju aliran massa cooling water terhadap laju perpindahan panas kondensor
Dari hasil penelitian diperoleh grafik pengaruh temperatur dan laju aliran massa cooling water terhadap efektivitas kondensor sebagai berikut. Gambar 3 menunjukkan grafik mengenai pengaruh temperatur dan laju aliran massa cooling water terhadap efektivitas kondensor. Gambar 3 menyatakan pengaruh temperatur dan laju aliran massa cooling water terhadap efektivitas kondensor. Dimana nilai temperatur cooling water yang semakin tinggi mengakibatkan efektivitas kondensor semakin rendah. Efektivitas kondensor tertinggi sebesar 92,02 % dihasilkan pada temperatur cooling water
Data Ts in ( o C) Ts out ( o C) ms (kg/s) Tcw in ( o C) Tcw out ( o C) mcw (kg/s) 1 42,52 39,44 96,35 21,32 39,44 2334,22 2 43,22 39,24 97,42 21,10 39,24 2320,21 3 41,28 39,72 96,55 20,88 39,72 2233,92 4 43,34 40,12 97,89 20,90 40,12 2373,56 5 42,44 40,34 96,32 22,63 40,34 2263,43 6 42,66 39,92 96,68 21,78 39,92 2356,42 7 42,38 39,60 97,34 21,24 39,60 2245,62 8 43,34 38,98 97,33 20,18 38,98 2221,78 9 41,78 39,12 97,82 20,10 39,12 2370,25 10 42,92 40,16 96,76 20,86 40,16 2369,61 11 43,21 39,69 96,31 21,72 39,69 2279,76 12 43,42 40,92 97,22 21,80 40,92 2380,45 13 42,52 41,52 96,63 22,34 41,52 2231,24 14 42,88 40,56 97,21 22,56 40,56 2265,93 15 43,21 39,91 97,89 22,74 39,91 2276,38 16 41,77 39,93 97,33 21,94 39,93 2288,33 17 42,44 39,69 96,21 20,86 39,69 2211,29 18 43,44 39,38 96,12 20,97 39,38 2210,32 19 41,96 39,52 97,25 19,89 39,52 2392,12 20 42,31 39,22 96,88 20,13 39,22 2256,78
Yohana, dkk./ ROTASI, Vol. 21 No. 3 (Juli 2019) Hal. 155-159
19,89⁰C  dan  laju  aliran  massa cooling  water yang  masuk  kondensor  sebesar  2.380,45  kg/s.  Sedangkan  efektivitas kondensor terendah  sebesar 91,34 % dihasilkan pada temperatur cooling water 22,74⁰C dan laju aliran  massa cooling water yang masuk kondensor sebesar 2.210,32 kg/s.
Gambar 3. Grafik pengaruh temperatur dan laju aliran massa cooling water terhadap efektivitas kondensor

## 5.  Kesimpulan
Efektivitas kondensor tertinggi sebesar 92,02 % dihasilkan pada temperatur cooling water sebesar 19,89⁰C dan laju aliran  massa cooling  water yang  masuk  kondensor  sebesar  2.380,45  kg/s.  Sedangkan  efektivitas  kondensor  terendah sebesar  91,34  %  dihasilkan  pada  temperatur cooling  water sebesar  22,74⁰C  dan  laju  aliran  massa cooling  water yang masuk  kondensor  sebesar  2.210,32  kg/s.  Karena  nilai  efektivitas  kondensor  masih  sesuai  dengan  data commissioning maka  dapat  disimpulkan    bahwa  kondensor  yang  ada  PT.  Geo  Dipa  Energi  Unit  Dieng  masih  mempunyai  performa yang baik.

## Daftar Pustaka
[1]   Sukarno,  A.,  Bono,  Budhi  P.,  2014,  "Analisis  Perubahan  Tekanan  Vakum  Kondensor  Terhadap  Kinerja Kondensor di PLTU Tanjung Jati B Unit 1", Jurnal Teknik Energi, Vol (10), No. 2, Hal. 65–71.
[2]   Apriyanti,  V.,  Ari  D.P.,  Abdurrachim,  Willy  A.,  Ridwan  A.,  2015,  "Perancangan  Perangkat  Eksperimen Kondensasi Kontak Langsung dengan Keberadaan Non Condensable Gas", Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV), Banjarmasin.
[3]   Chandrasa, S., 2015, "Analisis Pengaruh Efektivitas Perpindahan Panas dan Tahanan Termal Terhadap Rancangan Termal Alat Penukar Kalor Shell & Tube", Jurnal SINERGI, Vol (19), No. 1, Hal. 19–24.
[4]   Lini,  A.  S.  Z.,  Bayu  R.,    2016,  "Penentuan  Nilai  Efektivitas  Condenser  di  PLTU  Paiton  Unit  5  PT.  YLT  Jawa Timur", Jurnal Ilmiah Rotary, Vol (1), No. 1, Hal. 1–7.
[5]   Rosyada,  A., Arina  R.  A.,  dan  Indra  S.,  2017,  "Analisis  Kinerja  Kondensor  Unit  IV  Sebelum  dan  Sesudah Overhaul", Jurnal Politeknologi, Vol (16), No. 3, Hal. 233–8.
[6]   Ali,  S.  H.,  Aklilu  T.  B.,  Suhaimi  H.,  2014, "Effect  of  Low  Pressure  End  Conditions  on  Steam  Power  Plant Performance", MATEC Web of Conferences EDP Sciences.
[7]  Data gambar dan data operasi diperoleh dari PT. Geo Dipa Energi Unit Dieng pada Januari 2018.
[8]   Xie, Y., Zeng X., Ning M., 2016, "Evaluation of the Effectiveness-NTU Method for Countercurrent Humidifier" , Applied Thermal Engineering, Vol (99), Hal. 1270–1276.
[9]   Cengel, Y. A., 2003, "Heat Transfer: A Practical Approach" , Second Edition Mc Graw-Hill, Hal. 785-841
[10]  Ardhito,  D.  D.  L.,  2015,  "Analisis  Pengaruh  Kevakuman  Kondenosor  Terhadap  Laju  Perpindahan  Panas  dan Efektivitas pada PLTU Rembang Unit #10", Tugas Akhir , Universitas Gadjah Mada.