OPERASI ADIABATIKOperasi ini biasanya dilakukan di beberapa jenis packed tower, sering dengan aliran berlawanan arah dari gas dan liquid. Persamaan umum akan dikembakan dahulu, untuk meneliti operasi yang spesifik. Hubungan DasarMengacu pada Gambar 7.9, yang menampilkan sebuah menara dari unit luas penampang. Sebuah neracca massa untuk komponen A diatas bagian paling bawah dari tower (envelope I) adalah

Demikian pula, sebuah neraca entalpi adalah

Persamaan ini dapat dipalikasikan untuk seluruh tower dengan menempatkan subskrip 2 di istilah yang tidak bernomor.Persamaan laju cukup kompleks dan akan dikembangkan dengan cara Olander. Mengacu pada gambar 7.10, dimana merupakan bagian dari tower tinggi diferensial dZ dan menunjukan liquid dan gas mengalir berdampingan, dipisahkan oleh gas-liquid antarmuka (interface). Perubahan temperatur, kelembaban, dll, adalahh diferensila diatas bagian ini. Permukaan antarmuka dari bagian ini adalah dS. Jika permukaan antarmuka spesidik per packed volume adalah (tidak sama dengan packing surface p). sejak volume packing per unit luas penampang adalah dZ, maka dS = a dZ. Jika packing yang tidak lengkap dibasahi dengan liquid, permukaan dari perpindahan massa M, dimana antarmuka liquid gas akan lebih kecil daripada itu untuk perpindahan panas H, karena perpindahan panas juga dapat terjadi diantara packing dan fluida. Catat bahwa M berhubungan dengan V di Chapter 6. Laju perpindahan kemudian adalah;Massa, sebagai laju masa per luas penampang area tower :

Panas sensible, sebagai laju energi per luas permukaan area tower:Gas:

Liquid:

adalah tekanan uap dari A di temperatur antarmuka , dan adalah tekanan parsial di sejumlah gas (bulk). Di persamaan (7.33), radiasi diabaikan dan koefisien , diamna menyumbangkan efek perpindahan massa di perpindahan panas, diganti koefisien konveksi biasa (lihat chapter 3). Persamaan laju ditulis seolah-olah perpindahan di arah gas ke interface ke liquid, tetapi mereka dapat diterapkan langsung untuk semua situasi, tanda yang benar untuk fluks akan dikembangkan secara otomatisSekaran kita membutuhkan rangkaian neraca entalpi berdasarkan sketsa envelopes di gambar 7.10.

Envelope I:Laju entalpi masuk = Laju entalpi keluar = Istilah kedua adalah entalpu untuk uap yang dipindahkan [ingat bahwa dan mempunyai tanda berlawanan di Persamaan (7.32)Laju masuk laju keluar = laju perpindahan panas

Jika diperoleh dari diferensial dari persamaan (7.13) disubtitusi, maka diringkas menjadi

Envelope II:Laju entalpi mauk = Disini istilah kedua adalah entalpi dari perpindahan material, sekarang liquid. Laju entalpi keluar = Laju keluar = laju masuk + laju perpindahan panas

Jika persamaan (7.30) di subtitusikan dan orde kedua diferensial diabaikan, ini akan menjadi

Envvelope III:Laju entalpi masuk = Laju entail keluar = Laju entalpi masuk = laju entalpi keluar (operasi adiabatic)

Subtitusi persamaan (7.30) dan persamaan diferensial (7.13) untuk dilakukan, dan istilah diabaikan, menjadi

Sekarang ini akan diaplikasikan di operasi adiabatic.

Pendingin Air dengan UdaraAir dihangatkan dengan melewati penukar panas, kondesnser, dan sejenisnya, didinginkan dengan mengkontakkan dengan udara atmosfer untuk digunakan kembali. Kalor laten water sangat besar sehingga hanya sejumlah kecil evaporasi memporduksi efek pendinginan yang besar. Karena laju perpindahan massa biasanya kecil, tingkat suhu secara umum cukup rendah, dan hubungan Lewis berlaku cukup baik untuk sistem udara-air. Hubungan dari bagian sebelumnya dapat diringkas dengan baik dengan membuat pendekatan yang masuk akalDemikian, jika istilah panas sensible di persamaan (7.41) diabaikan dibandingkan dengan panas laten, kita memiliki

Disini istilah terakhir di kanan mengabaikan Y dimana muncul di definisi CS. Integrasi, pada asumsi selanjutnya bahwa L pada dasarnya konstat (sedikit evaporasi), memberikan

Neraca entalpi ini dapat ditampilkan secara grafik dengan memplot entalpi gas H terhadap seperti pada gambar 7.11. Garis ON pada grafik menunjukan persamaan (7.43) dan melewati titik yang menunjukan kondisi terminal dari kedua fluida. Sejauh lebih kecil dibandingingkan L, bentuk garis lurus dan kemiringan . Kurva kesetimbangan di gambar diplot untuk kondisi gas di antarmuka gas-liquid, yaitu entalpi dari saturated gas di setiap temperatur.JIka laju pperpindahan massa kevil, seperti biasanya, persamaan (7.32) dapat dituis

dan persamaan (7.37) menjadi

Ketika panas sensible dari perpindahan uap diabaikan, persamaan (7.39) menjadi

Subtitusi persamaan (7.33) dan 7.45) ke persamaan (7.42) memberikan

Jika , maka ini menjadi

Untuk kasus special dimana r = 1, istilah dalam kurung adalah entalpi gas. Pembatasan bahwa r=1 membutuhkan Le = 1 (udara-air), dan (huruf ini akan benar hanya pengisian menyeluruh irigasi tower, meskipun untuk kontak udara-air, nilai r setinggi 2, telah diamati dengan laju liquid rendah. Dengan pemahaman ini, persamaan (7,48) adalah

dimana ditandai disana bawha koefisien transfer massa digunakan dengan gaya dorong entalpi. Menggabungkan persamaan (7.42),(7.46),(7.49) kemudian memberikan

Pada posisi di alat yang sesuai untuk titik U di garis operasi (gambar 7.11), titik T menunjukan kondisi antarmuka dan jarak TR gaya dorong entalpi di dalam fasa gas. Dengan membuat konstuksi seperti segitiga RTU di beberapa tempat sepanjang garis operasi, sesuai dengan nilai dan dapat diperoleh. Persamaan (7.50) kemudian memberikan asumsi adalah konstan.

Intergral tersebut dapat dievaluasi secara grafik dan tinggi packed Z terhitung. Integral entalpi dari persaman (7.51) terkadang memberikan penafsiran lain, maka

Dimana bagian tengah dari persamaan ini adalah jumlah rata-rata gaya dorong dibagai ke perubahan entalpi. Ini adlah ukuran kesulitan dari perpindahan entalpi, disebut, nomor unit perpindahan entalpi gas . Akibatnya

dimana tinggi dari unit perpindahan entalpi gas . lebih sering disukai daripada sebagai ukuran dari kinerja packing sejak ini kurang bergantung terhadap laju alir dan mempunyai dimensi panjang yang simple.Seperti yang didiskusikan di Chapter 5, gaya dorong keseluruhan menunjukkan perbedaan entalpi pada fasa bulk tetapi dapat dinyatakan dalam bentuk H, seperti jarak vertical SU (Gambar 7.11). Hal ini membutuhkan hubungan dengan koefisien keseluruhan dan mengarahkan kepada seluruh jumlah dan tinggi unit transferPemakaian persamaan 7.33 hanya memuasikan (lihat Chapter 5) jika kurva kesetimbangan entalpi dari gambar 7.11 lurus, dimana tidak terlalu lurus atau nilai hLa tidak berhingga, sehingga temperatur interface sama besar dengan temperatur liquid bulk. Meskipun beberapa data yang tersedia mengindikasikan bahwa nilai hLa biasanya cukup besar, lihat contoh 6.7). Ada ketidakpastian karena padakenyataannya banyak data yang diambil dibawah kondisi.ttidak sama dengan satu, padahal; diasumsikan seperti itu. Pada banyak kasus, hal ini sering terjadi pada cooling tower packing, hanya., dan tidak merupakan koefiseien fase individual, tersedia.Seperti halnya dengan konsentrasi, sebuah garis operasi pada koordinat entalpi gambar 7.11 dimaan menyentuh hasil kurva kesetimbangna pada saat driving force =0. dan konsekuensinya adalah nilai permukaan interfacial yang tak berhingga, atau ketinggian Z yang infinite, untuk mencapai perubahan temperatur yang diberikan pada liquid. Kondisi ini akan menggambarkan batas rasio dari .. yang diizinkan. Hal ini juga menjelaskan titik N, sebagai contoh, akan berada di bawah kurva kesetimbagan sepanjang nilai entalpi udara masuk Hilebih kecil daripada entalpi sturasi H pada saat udara di tLi. Karena nilai entalpi H kebanyakan hanya untuk tujuan biasanya seagai fungsi dari temperatur saturasi adiabatik. (mislanya, untuk udara-air, dengan temperatur wet-bulb), udara yang masuk pada temperatur wet-bulb harus berada di bawah tL1, tetapi nilai dari dry-bulb tidak harus dibawah tL1. Dengan alasan itu, hal ini memungkinkan untuk mendinginkan air sampai nilai tL1, lebih kecil dari nilai Tg1, yaitu temperatur dry bulb udara masuk. Hal itu juga memungkinkan untuk mengoperasikan pendinginan dengan masukan udara jenuh, selama temperaturnya itu lebih kecil daripada tL1. Perbedaan antara temperatur liquid keluar dan udara masuk, Tl1-tl2, disebut pendekatan temperatur wet-bulb, kemudian menjadi ukuran dari gaya dorong yang tersedia untuk difusi pada bagian bawah dari peralatan. Pada desain dari cooling tower, biasanya sudah dispesifikasi dari 2.5 sampai 5 0C, diaman tw1 diset oada 5% temperatur wet-bulb. Cadangan air itu nanti akan disirkulasikan ke dalam sistem air yang harus ditambahkan untuk mengganti kehilangan akibat entrainment (drift, or windage), kehilangan akibat evaporasi, blowdown. Kehilangan akibat windage dapat diperkirakan sekitar 0.1-0.3% dari laju sirkulasi tower jenis induced-draft. Jika cadangan air yang digunakan memiliki kanndungan garam yang terlalrut (hardness) yang nantinya dapat terakumulasi, maka sejumlah kecil dari air ini akan terbuang sehingga menjada konsentrasi dari garam ini seusai dengan level yang ditentukan. (7.11). Pengolahan klorin pada air dengan mngendalikan alga dan lumpur dan penambahna campuran cromat fosfat untuk menghindari korosi telah biasa digunakan sejak lama, tetapi batasan untuk kerusakan lingkungan akibat blowdowb mengarahkan kita untuk menggukan inhibitor noncromat. Penggunaan dari keseluruhan koefisien perpindahan massa tidak dibedakan berdasarkan konveksi penguapan dingin dari liquid dan tidak akan mengizinkan perhitungan dari kelembaban atu temperatur dry-bulb daru udara keluar. Biasanya diasumsikan Udara akan berada sangat mendekati saturated, dan untuk tujuan mengestimasikan berapa cadangan yang dibutuhkan. Untuk menentukan tempertaur kelembapan dari udara yang masuk melalui tower dapat ditentukan dengan metode grafik pada diagram Htl (gambar 7.11) jika hLa dan kYa diketahui, teteapi pendekatan saturasi gas sangat penting untuk perhitungan, dan ini direkomendasikan sebagai ganti metode outline sebelumnya yang tidak menggunakan asumsi. Cooling towers untuk sistem lain dari udara-air (LE=/ 1) atau jika am=/ ah, maka dapat diperlakukan dengan metode general yang akan didiskusikan nanti. Beberapa cooling tower menggunakan aliran berlawanan dari udara dan air, dimana setiap metode perhitungan telah tersedia.