## ANALISA DAN PERHITUNGAN LAJU ALIRAN MASSA AIR PADA COOLING TOWER DI MESIN HEAT CHAMBER
Dany Dewantara
Teknik Mesin, Universitas Mercu Buana
Email : danydewantara10@gmail.com
Abstrak -  Cooling  tower dewasa  ini  sangat  diperlukan  dalam  rangka  efisiensi  dan  konversi  energi dimana  digunakan  suatu  alat  atau  unit  untuk  sirkulasi  air  pendingin.  Fungsi cooling  tower adalah memproses  air  panas  menjadi  air  dingin,  sehingga  dapat  digunakan  kembali  sebagai  sprint  pada maen  condensor dan  bisa  diinjeksikan  kembali.  Selain  itu cooling  tower juga  berfungsi  untuk  unit pembuangan akhir yang berupa uap atau gas ke atmosfer. Pada bidang industri sangat erat kaitannya dengan pendinginan baik untuk proses pendinginan plant maupun pendinginan mesin-mesin produksi supaya  terhindar  dari  over  heat sehingga  dapat  bekerja  dengan  optimal.  Beberapa  sistem  pendingin salah  satunya  adalah  sistem  pendingin  cooling  tower  KMB-125R.  Sistem  pendingin  tersebut digunakan  untuk  menunjang  proses test  and  validation khususnya  pendinginan  pada  mesin heat chamber ,  dengan  peran  yang  sangat  besar  maka  cooling  tower  KMB-125R  harus  diketahui bagaimana  kinerjanya . Cooling  tower memanfaatkan  air  dan  udara  pada  proses  perpindahan  panas yang dibuang ke atmosfer. Kinerja cooling tower dievaluasi untuk mencari kinerja yang optimal dalam mensirkulasikan  system  pendinginan  pada cooling  tower dengan  membandingkan  data  teori  dengan data aktual berdasarkan perhitungan-perhitungan . Pada penelitian ini, akan diteliti hasil nilai laju aliran massa  air.  Dari  beberapa  parameter  data  seperti  suhu  aliran  masuk  dan  keluar,  kelembaban  udara, kecepatan  udara  yang  keluar  blower,  akan  dicari  laju  aliran  massa  air  yang  ada  pada cooling  tower . Hasil penelitian analisa performa cooling tower khususnya laju aliran massa air akan didapatkan data sebagai  referensi  dalam  menganalisa  beban  kerja  sirkulasi  pendinginan  pada cooling  tower yang dipompakan. Laju aliran massa air yang terjadi pada cooling tower pada hari ke-1 9.32 Kg/s, hari  ke-2 9.91  Kg/s,  hari  ke-3  10.78  Kg/s,  dan  hari  ke-4  9.23  Kg/s  dengan  kondisi  suhu  lingkungan  dan kelembaban udara yang berbeda.
Kata Kunci : Cooling tower , Laju aliran massa.
Abstract- Today's cooling tower is needed in the context of efficiency and energy conversion where a device or unit is used for cooling water circulation. The function of the cooling tower is to process hot water into cold water, so that it can be reused as a sprint in condenser and can be injected again. In addition, the cooling tower also functions for the final disposal unit in the form of steam or gas into the atmosphere. In the industrial sector  it is closely related to cooling  both for the cooling process of the plant and the cooling of production machines in order to avoid over heat so that it can work optimally. One of the cooling systems is the cooling system of the KMB-125R cooling tower. The cooling system is used to support the test and validation process, especially cooling in the heat chamber engine, with a very large role so the KMB-125R cooling tower must be known how it performs. Cooling towers utilize water  and  air  in   the   heat   transfer   process   which   is   disposed   of   in   the   atmosphere. The cooling tower performance is evaluated to find optimal performance in circulating cooling systems in the cooling tower by comparing theoretical data with actual data based on calculations . In this study, the results of the value of the mass flow rate of water will be examined. From some data parameters such  as  the  temperature  of  the  inlet  and  outlet,  air  humidity,  the  speed  of  the  air  coming  out  of  the blower, the mass flow rate of the water in the cooling tower will be sought. The results of the study of the analysis of cooling tower performance, especially the mass flow rate of water, will be obtained as a reference  data  in  analyzing  cooling  circulation  load  in  pumped  cooling  tower.  Water  mass  flow  rate that occurs in the cooling tower on the first day is 9.32 Kg/s, second day is 9.91 Kg/s, thirth day 10.78 Kg/s, and fourth day is 9.23 Kg/s with different conditions of ambient temperature and air humidity.
Key Word : Cooling tower , Mass flow rate .

## 1. PENDAHULUAN
Cooling  Tower (CT)  merupakan  peralatan yang  digunakan  untuk  menurunkan  suhu  aliran air  dengan  cara  mengekstraksi  panas  dari  air dan mengemisikan panas ke atmosfer.[1]
Fungsi menara pendingin adalah memproses  air  panas  menjadi  air  dingin, sehingga  dapat  digunakan  kembali  sebagai sprint  pada maen  condensor,  after  coler, intercondensor dan  bisa  diinjeksikan  kembali. Selain itu cooling tower juga berfungsi untuk unit pembuangan akhir yang berupa uap atau gas ke atmosfer.[2]  Dalam  kebanyakan cooling  tower yang  bekerja  pada  sistem  pendinginan  udara menggunakan pompa sentrifugal untuk menggerakkan  air  vertikal  ke  atas  melintasi menara.[3]
Kinerja cooling  tower disini  mempunyai peranan  sangat  penting  terhadap  pertukaran panas pada heat exchanger .[4] Cooling  tower dewasa  ini  sangat  diperlukan di tiap industri khususnya industri otomotif dalam rangka pelaksanaan untuk efisiensi dan konversi energi  dimana  digunakan  suatu  alat  atau  unit yang digunakan untuk sirkulasi air pendingin. [5]
Ada beberapa tipe dari menara pendingin.Manara  pendingin  basah  bekerja secara  aliran  natural,  atau  aliran  mekanis. Menara  pendingin  aliran  mekanis  sendiri  bias berupa  aliran  tekan,  atau  aliran  induksi.  Aliran udara  dan  air  bisabertipe  aliran  lawan  arah, aliran silang, ataupun keduanya. Masing-masing tipe  menara  pendingin,  punya  karateristik tersendiri. Bedasarkan tipe kontak anatara fluida panas  dengan  udara  pendinginnya,  maka menara pendingin dibagi  dua,  yaitu  yang kontak secara  langsung, dan  kontak  tidak  langsung. [6] Sekat-sekat menara pendingin merupakan salah satu faktor yang menentukan proses pendinginan dan kinerja menara pendingin.[7] Dengan  peran  yang  sangat  penting  maka perlu  diketahui  bagai  mana  kinerja  dari cooling tower dengan membandingkan antara  data teori dengan data aktual melalui perhitungan matematis  yang  pernah  dipelajari  diwaktu perkuliahan. [8]

## 2. METODOLOGI
Sistematika dalam penelitian ini digambarkan dalam diagram aliran berikut:
Gambar 1. Alur Penelitian Metode
yang digunakan dalam penelitian  ini  adalah  menggunakan  metode penelitian kuantitatif karena data penelitian yang didapat  berupa  angka-angka.  Metode  penelitian kualitatif  lebih  menekankan  kepada  hasil  data dari  masing-masing  interpretasi  yang  ditemukan di  lapangan.  Beberapa  tahapan  yang  dilakukan dalam  penelitian  ini  adalah  antara  laiTgas akhirn:  melakukan  studi  literature  tentang cooling  tower  dengan  mengumpulkan  data informasi baik dari buku, internet, jurnal dan juga diskusi dengan dosen pembimbing. Menentukan variabel  penelitian  yaitu  parameter-parameter yang akan diteliti seperti:
1.  Suhu wet bulb udara keluar cooling tower ; 2.  Suhu dry bulb udara masuk cooling tower ; 3.  Suhu air masuk cooling tower ;
4.  Suhu air keluar cooling tower ; 5.  Debit air, merupakan data untuk mendapatkan laju aliran massa air ; 6.  Debit udara, merupakan data untuk mendapatkan laju aliran massa udara;
7.  Kelembaban udara keluar blower; 8.  Kecepatan udara keluar blower;
9.  Untuk beberapa data dapat diasumsikan yaitu:
a.  Cp air = 4,2 kJ/kg.C dari Tabel A.3 heat transfer.
b.  T1 = Tdb = 30 o , Twb = 28 o C
c.  T2 = Tdb = 36 o , Twb = 34 o C
Kemudian  pengambilan  data  baik    data teori  (data standar)  dan  juga  data  aktual  pada saat  cooling  tower  beroperasi,  pengolahan data  yang  telah  diambil,  analisis  data  dan pembahasan  dan  penarikan  kesimpulan  dan saran.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dengan data yang diperoleh selanjutnya dilakukan pengolahan data.
3.1 Data Aktual Cooling Tower KMB-125R
Pada  pengambilan  data  dilapangan  alat yang digunakan ada 2, yaitu:
a. Termometer (alat
ukur
temperature) b. Higrometer (alat ukur kelembapan)
c. Anemometer (alat ukur kecepatan udara)
Parameter yang diujikan adalah:
a.
Q pada air
Q  air  disini  adalah  air  yang  keluar  dari mesin  heat  chamber  dengan  suhu  panas tertentu dan mengalir menuju cooling tower.
Q air = m air .C p .(ΔT)
(1)
b.
Q pada udara
Q  udara  merupakan  jumlah    udara yang  dilepaskan  setelah  proses  pelepasan panas oleh udara
Q ud = m udara. (Δh) (2)
Dari  serangkaian  pengukuran  pada cooling  tower didapatkan  data-data  sebagai berikut:
1. Temperatur
Air  yang  keluar  dari  mesin    heat chamber  dan  air  yang  masuk  kembali  diukur dan dimasukkan kedalam tabel pengukuran.
Gambar 2. Grafik temperature air

## 2. Kelembaban Udara
Udara  yang  masuk  kedalam  cooling tower  dan  udara  yang  keluar  blower  cooling tower
dilakukan pengukuran untuk mendapatkan kelembaban udara.
Gambar 3. Grafik Kelembaban udara

## 3. Kecepatan Udara
Kecepatan  udara  diukur  pada  udara yang  keluar  dari  blower  cooling  tower  dengan rentan waktu yang telah ditentukan.
Gambar 4. Grafik Kecepatan udara

## 4. Entalphy Cooling Tower
Dari kelembaban, dry bulb temperature dan wet bulb  temperature  didapatkan  entalphi  dari kalkulasi pkometric.
Gambar 5. Grafik entalphy
Dari  berbagai  parameter  perhitungan yang  dilakukan  selama  4  hari  dalam  rentang  4 (empat)  waktu  yang  berbeda,  maka  didapat tabel pengukuran sebagai berikut :
Tabel1. Hasil pengambilan Data
Gambar 3.5 Hasil pengambilan data
= m air .4,2 kJ/Kg.C.(36,50-32,75) o C = m air .4,2 kJ/Kg.C.(3.75) o C
= m air .15,75 kJ/Kg Hari ke-4 = Q air = m air .C p .(ΔT) = m air .4,2 kJ/Kg.C.(35,75-31,75) o C = m air .4,2 kJ/Kg.C.(4) o C
= m air .16,8 kJ/Kg
B.  Persamaan 2 :
Hari ke-1 =
Q ud = m udara. (Δh), dimana :
m udara = V ud x A = 6,025m/s x 0,79 m 2 = 4,75 m 3 /s m udara = 4,75 m 3 /s x V sp = 4,75 m 3 /s x 0,85 kg/m 3
= 4,04 kg/s Dari parameter perhitungan yang sudah diambil datanya, maka dicari rata-rata nya yang Q ud = m udara. (Δh)
akan dijadikan nilai perhitungan untuk mencari persamaan sebagai berikut :
A.  Persamaan 1 :
Hari ke-1 =
Q air = m air .C p .(ΔT)
= m air .4,2 kJ/Kg.C.(35,25-31,50) o C
= m air .4,2 kJ/Kg.C.(3,75) o C
= m air .15,75 kJ/Kg Hari ke-2 = = 4,04 kg/s x (h 2 -h 1 ) = 4,04 kg/s.(122.28-85.95)kJ/kg = 4,04 kg/s.(36,33)kJ/kg
= 146,8 kJ/s
Hari ke-2 =
Q ud = m udara. (Δh), dimana :
m udara = V ud x A = 6,325m/s x 0,79 m 2
= 5 m 3 /s
Q air = m air .C p .(ΔT)
= m air .4,2 kJ/Kg.C.(36-32) o C
= m air .4,2 kJ/Kg.C.(4) o C m udara = 4,75 m 3 /s x V sp
= 5 m 3 /s x 0,85 kg/m 3
= 4,25 kg/s
= m air .16,8 kJ/Kg Hari ke-3 =
Q ud = m udara. (Δh)
Q air = m air .C p .(ΔT)
= 4,25 kg/s x (h 2 -h 1 ) = 4,25 kg/s.(125,68-86,48)kJ/kg
= 4,25 kg/s.(39,20kJ/kg
= 166,6 kJ/s
Hari ke-3 =
Q ud = m udara. (Δh), dimana :
m udara = V ud x A = 6,575m/s x 0,79 m 2 = 5,2 m 3 /s Hari ke-2 =
Q air = Q ud
m air .C p .(ΔT) = m udara. (Δh)
m air .16,8 kJ/Kg = 166,6 kJ/s
m air = 9,91 Kg/s Hari ke-3 =
Q air = Q ud
m udara = 5,2 m 3 /s x V sp
= 5,2 m 3 /s x 0,85 kg/m 3 = 4,42 kg/s m air .C p .(ΔT) = m udara. (Δh) m air .15,75 kJ/Kg = 169,9 kJ/s
m air = 10,78 Kg/s
Q ud = m udara. (Δh) = 4,42 kg/s x (h 2 -h 1 )
= 4,42 kg/s.(125,68-87,23)kJ/kg
= 4,42 kg/s.(38,45)kJ/kg
= 169,9 kJ/s
Hari ke-4 =
Q ud = m udara. (Δh), dimana :
m udara = V ud x A = 6,25m/s x 0,79 m 2
= 4,93 m 3 /s m udara = 4,93 m 3 /s x V sp
= 4,93 m 3 /s x 0,85 kg/m 3
= 4,19 kg/s
Q ud = m udara. (Δh)
= 4,19 kg/s x (h 2 -h 1 )
= 4,19 kg/s.(125,15-88,13)kJ/kg = 4,19 kg/s.(37,02)kJ/kg = 155,1 kJ/s
C. Persamaan 1&2
Hari ke-1 =
Q air = Q ud
m air .C p .(ΔT) = m udara. (Δh)
m air .15,75 kJ/Kg = 146,8 kJ/s
m air = 9,32 Kg/s
Hari ke-4 = Q air = Q ud m air .C p .(ΔT) = m udara. (Δh)
m air .16,8 kJ/Kg = 155,1 kJ/s
m air = 9, 23 Kg/s
Dari  perhitungan  yang  telah  dilakukan, maka didapat hasil perhitungan laju aliran massa air  pada  cooling  tower  berdasrkan  pengambilan data  dari  4  hari  yang  masing-masing  dilakukan perhitungan,  adapun  hasilnya  adalah  sebagai berikut :
Tabel 2. Laju Aliran Massa
Gambar 6 Grafik laju aliran massa air

## 5 KESIMPULAN
Berdasarkan  dari  hasil  analisa  dan perhitungan  yang  dilakukan  melalui  perhitungan actual dari data lapangan maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Pengaruh suhu lingkungan terhadap pengaruh  suhu  air  sangat  besar,  dan  dapat mempengaruhi dalam kinerja cooling tower.
2.  Laju  aliran  massa  pada  hari  pertama  adalah sebesar  9,32  Kg/s,  hari  ke-2  sebesar  9,91 Kg/s,  hari  ke-3  sebesar  10,78  Kg/s,  dan  hari ke-4 sebesar 9,23 Kg/s.
3.  Pengaruh  yang  ditimbulkan  apabila  suhu tidak  stabil  pada  mesin heat chamber akan terjadinya  pendinginan  yang  tidak  sesuai sehingga suhu pada mesin tidak stabil yang akan  mempengaruhi  performa  dari  akurasi mesin itu sendiri.

## Daftar Pustaka
[1] N. P. Pratiwi, G. Nugroho, and N. L.
Hamidah, “Induced Draft Tipe Lbc W-300 Terhadap,” J. Tek. Pomits , vol. 7, no. 7, pp. 1 –6, 2014.
[2] D. A. Fauzi et al. , “Analisa Performa Menara Pendingin Pada Pt . Geo Dipa,” J. Ilm. Rotari , vol. 1, no. 1, 2015.
[3] S. Yulianto, “Perancangan Cooling Tower
Untuk Alat Penukar Kalor Shell and Tube Kapasitas Skala Laboratorium,” Sintek , vol. 7, no. 1, pp. 1 –11, 2013.
[4] M. Awwaluddin and P. Santosa, “Perhitungan Kebutuhan Cooling Tower
Pada Rancang Bangun Untai Uji Sistem Kendali Reaktor Riset,” vol. 9, pp. 34–41,
2012.
[5] Y. Handoyo, “Analisis Performa Cooling
Tower LCT 400 Pada P.T. XYZ, Tambun
Bekasi,” J. Ilm. Tek. Mesin , vol. 3, no. 1, pp. 38 –52, 2015.
[6] M. A. Hamidi, “Karakteristik Unjuk Kerja Menara Pendingin Sistem Tertutup,”
2013.
[7] G. R. A. Ardani, I. Qiram, “Pengaruh sudut alur sekat terhadap unjuk kerja menara pendingin (cooling tower),” Din. Tek. Mesin , vol. 8, no. 1, pp. 21 –29, 2018.
[8] P. Pt, K. Steel, and P. Tbk, “Analisis Kinerja Cooling Tower 8330 Ct01 Pada
Water Treatment,” vol. 06, no. 3, pp.
215 –219, 2017.