Valve-Muhammad Bagir Alaydrus

BIODATA

alt text

Nama : Muhammad Bagir Alaydrus

NPM : 1806233373

Kelas : Sisflu-03

TTL : Jakarta, 8 Oktober 2000

Jurusan : Teknik Mesin

Pertemuan 1

Pada pertemuan 1 ini kita diminta untuk melakukan simulasi terhadap gate valve yang sudah ada geometri nya, yaitu dengan melakukan langkah-langkah sesuai video penjelasan yang diberikan kita melakukan presolve dengan melakukan geometri mesh, simulation model kemudian run solver dan didapatkan hasil seperti yang ada di gambar,

Kemudian setelah itu kita melakukan post process dengan paraview untuk mencari pressure drop dan didaptakan hasil tekanan pada inlet sebesar 0.0010025 dan tekanan pada outlet sebesar 0.000286522. setelah itu kita dapat menghitung pressure drop dengan mengurangkan tekanan pada inlet dikurangi tekanan outlet sehingga didapatkan hasil 0.000715978,

Tugas 1

Pada tugas 1 ini saya mengambil geometri Ball Valve seperti yang ada di gambar,

Kemudian saya mengikuti instruksi seperti yang ada di video simulasi yaitu mengecek mesh, simulation model sampai kira-kira sesuia dengan yang ada di video, kemudian saya melakukan run solver dengan 3000 iterations dan kemudian didapatkan hasil residual seperti gambar yang saya lampirkan dibawah

Kemudian setelah itu kita lanjut ke tahap post process yaitu menggunakan Paraview untuk kita dapat mencari pressure drop, kita dapat menghitung dengan kalkulator yang ada di paraview dengan mencari P inlet dan outlet, dan didapatkan hasil dari paravie yaitu P total inlet= 1461.2 dan P total Outlet = 243.50. Dan setelah itu kita dapat menghitung manual pressure drop dengan mengurangkan P inlet-P outlet = 1.217,7 Pa, dan saya lampirkan dibawah bebebrapa fot hasil ketika saya melakukan simulasi di paraview

Pertemuan 2

Pada pertemuan 2 kali ini Pak Dai membahas kita harus dapat mendesain suatu pompa yang mana power nya harus kita ketahui benar yang kita bisa dapatkan melalui persamaan P = p.g. Q. H dan juga bisa meallui segitiga kecepatan yang didapatkan bisa secara teoritis ataupun numerik seperti CFD. Yang dimana ilmu fluida dapat dicari dengan 3 metode yaitu teoritis, eksperimen, dan numerik seperti CFDSOF

Kemudian kita juga membahas mengenai apa itu sistem fluida, dimana sistem fluida adalah suatu sistem yang terdiri dari beberapa komponen yang bekerja untuk menjalankan suatu tujuan tertentu, Pak Dai memberikan contoh seperti dunia ini yang semuanya merupakan subsistem kecuali alam semesta.

Kemudian juga dibahas perbedaan turbin impuls dan reaksi yang mana saya masih kurang paham, yang saya mengerti yaitu sudu turbin impuls berbentuk mirip masuk dikarenakan untuk adanya perbedaan kecepatan masuk dan keluar sudu sehingga menimbulkan impuls, sedangakan turbin reaksi memanfaatkan gaya lengan dan terjadi momen sehingga menimbulkan gaya angkat.

dan kami diberikan tugas untuk memahami sistem fluida dengan aplikasi openmodelica

Tugas 2

Pada tugas kali ini saya mempelajari sistem tangki kosong yang sudah ada pada contoh di OpenModelica, ada 3 contoh yang diberikan di OpenModelica yaitu ThreeTank, OverflowTank, dan EmptyTanks. Dan yang saya coba yaitu Empty Tank , yaitu caranya kita klik tombol Fluid di Modelica kemudian klik examples kemudian klik Tanks dan klik Empty Tanks, setelah kita klik maka akan muncul gambar seperti dibawah ini:

Kemudian itu kita dapat mengubah parameter-parameter dari tangki maupun pipa kita jika diperlukan

Dan setelah itu kita dapat simulasikan dan kita dapat mem plotting variabel yang kita mau, terdapat banyak hasil yang muncul dimana saya mengambil contoh dengan membandingkan dua kecepatan pada tank1 dan tank 2 dengan mem plottingnya.

Kita dapat juga mensimulasikan contoh lain yang ada di modelica dengan parameter-parameter yang dapat kita sesuaika n.

Pertemuan 3

Pada pertemuan kali ini Pak Dai pada awalnya menjelaskan tentang Pemodelan sistem fluida

Pemodelan Sisflu adalah sebuah usaha mempelajari sistem aktual melalui sistem yg di simplifikasi baik geometri dan variabel tanpa memengaruhi keakuratan yg dapat me representasikan kondisi aktual, krn sulit utk mepelajari kondisi aktual krn cukup kompleks krn banyak variabel yg berpengaruh dan tidak linier sehingga di sederhanakan utuk memudahkan studi.

Kemudian dilanjutkan dengan pak Haryo yang menjelaskan beberapa example simulasi yang ada di OpenModelica yaitu yang pertama yang ada pada bagian Thermal di bagian Fluid Heat Flow dimana kita seharusnya tidak hanya bisa menjalankan simulasi tetapi kita juga harus bisa menganalisis hasil ataupun simulasi yang ingin kita jalankan sebagai implementasi dari ilmu keteknikan.

Kemudian pak Haryo juga memberi tugas untuk 2 contoh yang sudah ada di OpenModelica nya dan ditentukan Dari sistem fluida yang diberikan dalam gambar-gambar berikut, buatlah analisa pemodelannya sbb :

1. Deskripsi/uraian fisik berdasarkan bagan yang ada
2. Prosedur analisa pemodelan
3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan
4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan
5. Berikan hasil-hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh

Tugas 3

No.1

1. Deskripsi/uraian fisik berdasarkan bagan yang ada

Sistem pemanas sederhana dengan siklus aliran tertutup. Setelah 2000-an waktu simulasi katup sepenuhnya terbuka. Kontrol idealisasi sederhana tertanam ke dalam komponen masing-masing, sehingga sistem pemanas dapat diatur dengan katup: pompa mengontrol tekanan, pembakar mengontrol suhu

2. Prosedur analisa pemodelan

Untuk melakukan analisa pada simulasi kita pertama dapat memastikan tools yang ingin kita pakai sudah terhubung semua di modelling, kemudian setelah itu kita dapat mengecheck model dan kita dapat juga merubah parameter tiap tools nya sesuai dengan yang kita butuhkan. Kita dapat juga mengecheck equation apakah sudah sesuai dengan hukum fisika yang berlaku. kemudian kita dapat menjalankan simulasi dan didapatkan hasil berupa variabel dan grafik-grafik dan kita dapat menganalisa output yang kita perlukan.

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan

Seharusnya dari informasi yang ada di Open Modelica kita dapat menganalisa hasil yaitu Perbedaan temperatur dan laju untuk pengaturan yang berbeda, namun saya belum dapat melakukan simulasi karena ada maslah saat menjalankan simulasi yang saya belum mengetahui penyebabnya, namun sistem ini bekerja yaitu dengan adanya aliran berawal dari tangki yang diasumsikan terisolasi dari pengaruh luar. Lalu pompa menarik fluida dari tangki menuju sistem pemanas. Aliran lalu melewati sensor untuk menghitung laju perpindahan massa. Setelah melewati sensor, aliran melewati pipa yang dipanaskan oleh pemanas (burner). Temperatur aliran lalu dihitung oleh sensor temperatur forward dan menuju ke katup. Saat aliran melaju melewati pipa terjadi perpindahan kalor dan massa antara dalam pipa dan ambient. Fluida alira lalu terhentikan di valve yang dikontrol. Lalu aliran yang melalui valve, melaju kembali menuju tangki. Selama proses dari pemanas hingga mencapai tangki, terjadi perpindahan kalor dan massa sepanjang pipa.

4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan

Hk. Konservasi Energi

Hk. Konservasi massa

Hk. Konservasi momentum

perpindahan kalor

5. Berikan hasil-hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh

No.2

1. Deskripsi/uraian fisik berdasarkan bagan yang ada

Sistem 3 tangki identik dengan ketinggian awal fluida yang berbeda-beda. Ketiga pipa saling tersambung oleh model pipa tanpa perpindahan kalor dan massa.

2. Prosedur analisa pemodelan

Untuk melakukan analisa pada simulasi kita pertama dapat memastikan tools yang ingin kita pakai sudah terhubung semua di modelling, kemudian setelah itu kita dapat mengecheck model dan kita dapat juga merubah parameter tiap tools nya sesuai dengan yang kita butuhkan. Kita dapat juga mengecheck equation apakah sudah sesuai dengan hukum fisika yang berlaku. kemudian kita dapat menjalankan simulasi dan didapatkan hasil berupa variabel dan grafik-grafik dan kita dapat menganalisa output yang kita perlukan.

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan

Dari hasil simulasi dapat di interpretasi yaitu ketinggian pada setiap tank akan berubah seiring waktu sampai mencapai keadaan setimbang, saya mencoba membandingkan grafik ketinggian ketiga tank pada detik ke 100 dan 200 dapat dilihat di bawah bahwa ketinggian tank ke 3 pada detik ke 100 yaitu 6,5 m dan pada detik ke 200 adalah 6,7 m. Hal ini dikarenakan perbedaan tekanan pada tiap tanki pada kondisi awal yang menyebabkan air dari tangki yang tekanannya lebih tinggi akan berpindah ke tangki yang bertekanan lebih rendah sampai mencapai kondisi setimbang.

4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan

- Hk. Konservasi Energi,massa,momentum yang dapat dijasikan mencari rumus pressure drop

5. Berikan hasil-hasil simulasi parameter untuk mendukung kesimpulan yang diperoleh

Pertemuan 4

pada pertemuan ini Pak hario membuka kelas untuk mengajar kami mengenai open modelica kembali. Pertama-tama, beliau mengajarkan kami tentang pembuatan komponen pada sistem. Jadi kita bisa membuka libraries dan menemukan komponen, kemudian kita bisa ngedrag open tanks dan pipa untuk di sambungkan. Cara menyambungkannya adalah mengedrag titik yang ada di bawah tanki dan klik untuk mengubah arah dari vertikan ke horizontal, kemudian klik kembali untuk menyambungkan dengan pipa. Begitu pula dari pipa ke tanki 2.

Dengan memasuki model ini, maka kode program dari komponen otomatis masuk ke bagin text document. kemudian ada equation untuk menyambungkan komponen-komponen tersebut. Kita me remodel dari two tanks yang sudah ada di example dengan memasukan komponen sendiri.

Tugas 4

Pada tugas kali ini pak Hariyo memberikan tugas untuk mencoba dan menganalisa sebuah sistem turbin uap yang ad apad aOpen Modelica dan ada juga beberapa pertanyaan yang harus kita jawab.

Berikut jawabannya:

1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya

Dari gambar soal tersebut, turbin terdiri dari turbin gas dan turbin uap. namun perbedaanya, pada turbin gas menggunakan siklus Brayton sedangkan pada turbin uap menggunakan siklus rankine. secara general beberapa langkah cara kerja dari sistem ini adalah sebagai berikut. pada turbin gas, bahan bakar dimampatkan dan dilakukan proses combution sehingga udara panas mengalir dan memutar sudu-sudu dan memutar turbin gas tersebut. generator yang berputar mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. setelah itu, udara panas dimanfaatkan oleh sebuah sistem yang bernama HRSG (Heat Recovery Steam Generator) yang menangkap panas dari udara yang keluar tadi dihantarkan ke steam turbine. disini udara masuk ke turbin multi stage. Setelah udara panas dihantarkan oleh HRSG, makan mulai masuk kepada turbin steam untuk mentransformasi energi yang masih ada didalam fluida menjadi energi listrik tambahan. sehingga efisiensi dari turbin jenis ini lebih biasa daripada turbin satu stage saja.

Berikut gambaran siklus Brayton dan Siklus Rankine yang digunakan pada kedua jenis turbin tersebut:

500px

500px

2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.

A. Gas Turbine System

1. Gas Turbine

2. Compressor

3. Combustion Chamber

1. Valve = berguna untuk mengatur aliran dengan membuka atau menutup katup. Parameter dari valve ini adalah Max. CV, Fluid average pressure, dan Fluid specific enthalpy.

2. Pipa = berguna sebagai wadah atau media untuk fluida mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Parameter dari pipa adalah Diameter, panjang, average fluid pressure.

3. Pompa = berguna untuk menggerakkan fluida dengan mengatur tekanan. Parameter dari pompa adalah Coeff. Pump, laju massa, laju volume, dan Fluid average pressure

4. Kondensor = berfungsi untuk mengubah uap menjadi air yang nantinya akan digunakan kembali dalam siklus ini. parameter dari kondensor adalah Cavity volume, Cavity cross-sectional area, Fraction of initial water volume in the drum, Pipe internal diameter, Friction pressure loss coefficient, dan Number of pipes in parallel

5. Drum = berfungsi untuk menampung air dan uap (saturated steam) panas dengan perbandingan 50 - 50. parameter dari drum adalah diameter, cross area, tinggi

6. Generator = berfungsi untuk mengubah energi gerak menjadi energi listrik. parameter dari generator adalah efisiensi

7. Heat exchanger = berfungsi untuk mengubah temperatur dari fluida yang dipakai. parameter dari heat exchanger adalah Exchanger length, Number of segments, Pipe internal diameter, dan Number of pipes in parallel

8. Steam turbine = berfungsi untuk mengubah energi panas menjadi energi gerak untuk menggerakan blade sehingga dapat memnggerakan generator. parameter dari steam turbine adalah Nominal compression nominal rate, Compressor nominal efficiency, Turbine nominal expansion rate, Turbine nominal efficiency, Turbine reduced mass flow rate, Chamber pressure loss coefficient, dan Combustion chamber thermal losses

9. Water Mixer = berfungsi untuk mencampurkan fluida dari beberapa inlet menjadi lebih sedikit daripada inlet pada awalnya. Parameter dari water mixer adalah kecepatan, tekanan, dan ketinggian.

10. Water Splitter = berfungsi untuk memecah satu aliran atau lebih dari sebuah inlet menjadi lebih banyak, kebalikan dengan water mixer. Parameter dari water splitter adalah kecepatan, tekanan, dan ketinggian.

3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.

Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:

Turbin Gas (Menghasilkan kerja) Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Kompresor (Membutuhkan kerja) - Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa,

- Pada kompresor,pompa,turbin dan HRSG mengalami proses adiabatik,yang dimana proses adiabatic adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya.

- proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.

4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang diberikan dalam diagram tersebut

- Jalur hitam

Jalur koneksi warna hitam yang tebal pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur gas yang terjadi pada sistem tersebut. Pada sistem tersebut, jalur gas tersebut adalah jalur suplai udara pada Gas Turbine dan jalur exhaust dari Gas Turbine

- Jalur merah

Jalur koneksi warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur tinggi pada sistem. Jalur uap tersebut melalui bagian Heat Exchanger, dan menyuplai uap untuk menggerakkan Turbin Uap Stodola.

- Jalur biru

Jalur koneksi warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant menunjukkan alur uap temperatur rendah pada sistem. Jalur ini terdapat di proses Heat Exchanger terutama pada bagian economizer, dan tangki penyimpanan.