Menara penyejuk

Cooling Tower ( Menara Penyejuk )

Adalah salah satu bahagian yang penting dalam Chemical Plant. Tugas utamanya adalah untuk mengeluarkan haba dari air keluar atmosphera. Menara pendingin menggunakan kaedah pengeluwapan dimana sebahagian air dialurkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian haba dibuang ke atmosfera. Hasilnya air tersebut dapat didinginkan secara signifikan. Menara pendingin mampu menurunkan suhu air lebih dari peralatan yang hanya menggunakan udara untuk mengeluarkan haba seperti radiator. Oleh sebab itu ianya lebih efektif dan efisien.

Contoh Menara Penyejuk

Terminologi Pergerakan udara dalam Menara Penyejuk

Jenis - Jenis Menara Penyejuk

Menara penyejuk terbahagi kepada dua kategori: Natural Draft dan Mechanical Draft

Natural draft.

1. Menara penyejuk jenis natural draft menggunakan perbezaan suhu antara udara ambient (Luaran) dan udara yang lebih panas dibahagian dalam menara.

2. Udara panas mengalir ke atas melalui menara (sebab udara panas akan naik), udara segar yang lebih sejuk disalurkan ke menara melalui saluran udara masuk di bahagian bawah.

3. Tidak memerlukan kipas untuk beroperasi kerana pergerakan udara ini terhasil secara semulajadi.

4. Pembinaan Chimney yang sangat besar sehingga ketinggian 200m. Oleh kerana saiznya yang besar, biasanya menggunakan kadar aliran air melebihi 45000 m3/hr.

5. Contoh penggunaan di stesen janakuasa nuklear.

Mechanical draft.

1. Memiliki kipas yang besar untuk mendorong atau mengalirkan udara melalui air. Air jatuh diatas permukaan bahan pengisi ( Fill Surface ) yang membantu untuk meningkatkan waktu sentuhan antara air dan udara ( masa Penahanan ) – ini membantu dalam memaksimunkan perpindahan haba diantara keduanya.

2. Keupayaannya bergantung kepada banyak parameter seperti diameter kipas, kecepatan operasi, bahan pengisi dan masa penahanan.

3. Menara penyejuk jenis ini dibina dalam beberapa bentuk dan saiz bergantung kepada beban.

Ada yang digabungkan kepada beberapa ` sel ` atau compartment.

Jenis jenis menara penyejuk

Komponen Utama

1. Rangka.

Struktur yang tertutup bagi komponen yang terdiri motor, kipas, dan komponen lainnya

2. Bahan Pengisi. ( Filler )

Hampir seluruh menara menggunakan bahan pengisi yang diperbuat dari plastik atau kayu.

Terdapat dua jenis bahan pengisi:

Bahan pengisi berbentuk percikan/Splash fill: air jatuh diatas lapisan dari batang pemercik horizontal, secara terus menerus pecah menjadi titisan yang lebih kecil, sambil membasahi permukaan bahan pengisi. Bahan pengisi percikan dari plastik memberikan perpindahan haba yang lebih baik daripada bahan pengisi percikan dari kayu.

Bahan pengisi berbentuk film: terdiri dari permukaan plastik nipis dengan jarak yang berdekatan dimana diatasnya terdapat pancutan air yang membentuk lapisan film yang nipis

yang akan bersentuhan dengan udara. Permukaannya berbentuk datar, bergelombang, berlekuk, atau lain - lain pola.

Jenis bahan pengisi film lebih efisien dan memberikan perpindahan haba yang sama dalam jumlah yang lebih kecil daripada bahan pengisi jenis percikan ( splash ).

3. Kolam Takungan. ( Basin )

Kolam ini terletak pada atau dekat bahagian bawah menara. Menerima dan menyimpan air sejuk yang mengalir turun melalui menara dan bahan pengisi. Kolam biasanya memiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk membekalkan air bagi pump.

4. Drift eliminators.

Alat ini digunakan untuk menangkap titisan air yang terperangkap didalam aliran udara supaya tidak hilang ke atmosfera. ( water drift / windage loses )

5. Saluran udara masuk.

Ini merupakan titik masuk bagi udara menuju menara. Saluran masuk biasanya berada pada seluruh sisi menara (bagi aliran melintang) atau berada dibahagian bawah menara ( bagi aliran berlawanan arah).

6. Louvers.

Secara umumnya, menara dengan aliran silang memiliki saluran masuk louvers. Kegunaan louvers adalah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air dalam menara. Dalam beberapa rekabentuk menara aliran berlawanan arah tidak memerlukan louver.

7. water distributor nozel.

Mengalirkan air yang panas secara pancutan ke bahan pengisi. Pengedaran air yang seragam pada puncak menara ke pada bahan pengisi adalah penting mendapatkan pola air yang seragam.

8. Kipas.

Kipas axial (jenis baling-baling) dan centrifugal keduanya digunakan dalam menara.

Umumnya kipas dengan baling-baling/propeller digunakan pada menara induced draft dan kipas jenis propeller dan centrifugal dua-duanya digunakan dalam menara forced draft. Terdapat berbagai ukuran dan jenis. Ada yang dipasang tetap dan ada juga yang boleh diubah-rubah/ diatur kelajuannya. Sebuah kipas dengan baling-baling yang dapat dikawal kelajuannya dapat digunakan secara efficient dari segi tenaga elektrik.

Bahagian dan Komponen Menara Penyejuk

Kipas / Propeller

Bahagian dalam Menara penyejuk

Filler

Perkara yang perlu diketahui tentang Menara Penyejuk

- Suhu udara wet bulb

- Suhu udara dry bulb

- Suhu air masuk

- Suhu air keluar

- Suhu udara keluar

- Bacaan elektrik motor dan fan

- Kadar aliran air

- Kadar alir udara

Parameter tersebut ditentukan bagi untuk menentukan efficiency sesebuah menara penyejuk

suhu air masuk

range

suhu air keluar

approach

suhu wet bulb

a) Range ( lihat Gambar ). Ini merupakan perbezaan antara suhu air masuk dan keluar menara penyejuk. Range CT yang tinggi bererti bahawa menara penyejuk telah mampu menurunkan suhu air secara efektif.

Rumusnya adalah:

Range CT (°C) = [suhu masuk CW (°C) – suhu keluar CW (°C)]

b) Approach ( lihat Gambar ). Merupakan perbezaan antara suhu air sejuk keluar menara penyejuk dan suhu wet bulb ambient. Semakin rendah approach semakin baik kerja menara pendingin. Walaupun, range dan approach harus dipantau, ‘approach’ merupakan penunjuk yang lebih baik untuk efficiency sesebuah menara penyejuk.

Approach CT (°C) = [suhu keluar CW (°C) – suhu wet bulb (°C)]

c) Efektif. Merupakan perbandingan antara range dan range ideal ( dalam % ). yaitu perbezaan antara suhu masuk air penyejuk dan suhu wet bulb ambient atau kata lain adalah Semakin tinggi perbandingan ini, maka semakin efektif menara penyejuk.

Efektif CT (%) = 100 x (suhu CW –suhu keluar CW) / (suhu masuk CW –suhu WB)

d) Kapasiti penyejukan. Bermaksud jumlah haba yang dibuang dalam kcal/jam atau TR, sebagai hasil dari kecepatan aliran masa air, haba spesifik dan perbezaan suhu.

e) Kehilangan pengeluwapan. Merupakan jumlah air yang hilang untuk tugas pendinginan.

Secara teori jumlah kehilangan mencapai 1.8 m3 untuk setiap 10,000,000 kcal haba yang dibuang.

Rumus berikut dapat digunakan (Perry handbook):

Kehilangan pengeluwapan (m3/jam) = 0,00085 x 1.8 x laju sirkulasi (m3/jam) x (T1-T2)

T1 - T2 = perbedaan suhu antara air masuk dan keluar

f) cycle of concentration (C.O.C). Merupakan perbandingan kepadatan bahan terlarut dalam air circulation terhadap kepadatan bahan terlarut dalam air make up.

g) Kehilangan Blowdown bergantung kepada C.O.C kehilangan pengeluwapan dan dikira dengan rumus:

Blowdown = Kehilangan penguapan/ (C.O.C. – 1)

h) Perbandingan Cecair/Gas (L/G). Perbandingan L/G menara penyejuk merupakan perbandingan antara hadlaju aliran air dan udara dalam masa. Menara penyejuk memiliki nilai rekabentuk tertentu, namun ianya berubah kerana musim. Ianya memerlukan pengaturan dan perubahan laju aliran air dan udara untuk meningkatkan kecekapan menara penyejuk. Ini dapat dilakukan dengan mengubah beban atau pengaturan sudut sirip bilah. termodinamik juga mengatakan bahawa haba yang dibuang dari air harus sama dengan haba yang diserap oleh udara sekitarnya.

Oleh karena itu rumus berikut digunakan:

L(T1 – T2) = G(h2 – h1)

L/G = (h2 – h1) / (T1 – T2)

Dimana:

L/G = perbandingan aliran massa cair terhadap gas (kg/kg)

T1 = suhu air panas (0C)

T2 = suhu air dingin (0C)

h2 = entalpi uap campuran udara-air pada suhu wet-bulb keluar

h1 = enthalpy wap campuran udara - air pada suhu wet-bulb masuk

Antara cara bagi meningkatkan kecekapan dan penjimatan tenaga

1. Sentiasa mengikuti arahan dan saranan pengeluar. Terutama untuk persekitaran menara penyejuk, mengubah atau menukar struktur yang boleh melibatkan gangguan udara masuk dan keluar.

2. Mengoptimunkan beban serta sudut bilah kipas.

3. Jarak yang betul antara hujung bilah kipas dengan rumah.

4. Menukarkan spray nozzle yang lama atau menggunakan jenis yang tidak menyebabkan clog.

5. Menukarkan splash bar dengan self-extinguishing PVC cellular film fill.

6. Sentiasa mencuci bahagian distribution nozzle supaya tidak tersumbat.

7. Aliran yang optimun kedalam basin.

8. Elakkan pembiakkan alga.

9. Pastikan C.O.C dalam range.

10. Menukarkan drift eliminator dengan jenis yang kurang pressure drop.

11. Pastikan aliran air masuk ( panas ) tidak melebihi beban yang sepatutnya.

12. Asingkan beban yang tinggi dengan beban yang rendah.

13. Sentiasa memerhatikan ratio L/G, CW flow rate, approach, effectiveness dan cooling capasity.

14. Bilah yang ringan dapat meningkatkan kecekapan penggunaan tenaga. Gunakan bilah yang dibuat dari FRP.

15. CW pump pastikan sentiasa efficien.