Valve-Muhammad Afdhal Pradisto

بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْ

السَّلاَمُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُهُ

BIODATA DIRI

Nama : Muhammad Afdhal Pradisto

NPM : 1806181703

Fakultas/ Jurusan : Teknik/ Teknik Mesin

Tempat dan Tanggal Lahir : Jakarta, 11 Oktober 2000

Pertemuan 1: 12 November 2020

Assalamualaikum wr. wb.

Pada pertemuan pertama ini, Pak Dai menjelaskan tentang penggunaan aplikasi yang bisa mempermudah kita dalam memahami mata kuliah Sistem Fluida ini. Pak Dai menjelaskan tentang pressure drop yang terjadi pada valve yang dialiri oleh suatu fluida dengan menggunakan aplikasi CFDSOF. Lalu kita diminta untuk mencoba aplikasi CFDSOF untuk mencari pressure drop yang ada.

Tugas 1

Tugas 1 ini menggunakan valve dengan gate terbuka semua. Saya belajar dari tutorial yang ada di youtube yang terdiri dari 3 part.

https://www.youtube.com/watch?v=RANhtK5u5W0 (Part 1)

https://www.youtube.com/watch?v=qpumUG0veRs (Part 2)

https://www.youtube.com/watch?v=54OqQL1BIY0 (Part 3)

Dan saya menggunakan valve yang sudah disediakan pada description di video tersebut.

Dibawah ini adalah hasil screenshot dari percobaan pertama saya menggunakan CFDSOF.

Jika membandingkan percobaan pertama yang saya lakukan dengan hasil yang ada pada video di youtube, tampaknya saya melakukan kesalahan karena hasilnya berbeda. Dibawah ini adalah hasil screenshot dari percobaan kedua saya.

Pressure drop merupakan selisih dari preessure total inlet dan pressure total outlet. Dan pressure drop yang saya dapat adalah 0.000715978

Pertemuan 2: 19 November 2020

Assalamualaikum wr.wb.

Pada pertemuan kedua ini, kami berdiskusi dengan Pak Dai dan juga dengan senior kami dari kelas CFD. Kami membahas tentang metode dalam menganalisis sistem fluida.

Pak Dai menjelaska ada 3 metode dalam menganalisis Sistem Fluida yaitu eksperimen, CFD, dan teori. Ketiga metode tersebut saling melengkapi.

Eksperimen : Melakukan eksperimen atau uji secara langssung

CFD : Menggunakan aplikasi CFD untuk mempermudah simulasi percobaan

Teori : Menggunakan teori-teori untuk memverifikasi data yang didapat seperti segitiga kecepatan

Tugas 2

Pak Dai memberikan tugas simulasi sistem fluida menggunakan aplikasi OpenModelica. Saya menggunakan Tank yang ada pada fitur Examples yang ada didalam aplikasi tersebut.

Pertemuan 3: 26 November 2020

Assalamualaikum wr.wb.

Pada pertemuan ketiga ini, Pak Dai membuka diskusi dengan menanyakan pendapat kepada mahasiswa kelas Sistem Fluida 03 tentang definisi dari pemodelan sistem fluida. Lalu Pak Dai menjelaskan apa definisi dari pemodelan sistem fluida tersebut.

Filosofi pemodelan fluida adalah sebuah usaha untuk mempelajari sebuah sistem aktual melalui sebuah sistem yang disimplifikasi. Sebuah model ini adalah sebuah sistem yang disederhanakan yang bertujuan untuk mempresentasikan kondisi sebenarnya. Permodelan tersebut akan sangat kita perlukan karena kita akan kesulitan menghadapi kondisi aktual yang memiliki kondisi yang kompleks seperti skala yang besar, temperatur yang tidak teratur, dan lain lain. Contohnya pembangkit listrik seperti PLTA atau PLTU. Maka dari itu kita mmembutuhkan sebuah sistem yang bisa menyederhanakannya. Pemodelan itu seperti membuat replika dari kondisi yang sebenarnya. Sistem itu juga akan mempermudah kita untuk mempelajari sistem fluida jika ada perubahan-perubahan pada nilai variabel dari model tersebut.

Model tersebut dibagi 2 jenis.

Model Fisik : membuat pemodelan dari alatnya itu sendiri

Model Virtual : membuat pemodelan secara komputasi atau menggunakan komputer, memerlukan sistem fisika atau ilmu dasar seperti prinsip prinsip fluida

Sebuah sistem fisik berusaha menerjemahkan dalam bentuk model, dan model itu harus didefinisikan seperti menjadi variabel-variabel apa yang terlibat dalam model tersebut, hubungan antara variabel, dan analisis terhadap hukum fisikanya.

Setelah itu Pak Hariyo melakukan simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica tentang Two Tanks yaitu sistem fluida yang berbentuk horizontal dan Empty Tank yang berbentuk vertikal. Dan juga Simple Cooling.

Tugas 3

Analisas Pemodelan Heating System :

1. Deskripsi/uraian fisik berdasarkan bagan yang ada

Sistem berikut merupakan sistem pemanas dengan siklus aliran hidup.

2. Prosedur analisa pemodelan

Pertama kita harus memastikan coding yang bisa dilihat pada Text View. Kita memastikan juga apakah codingan itu sudah memiliki persamaan dan variabel yang sudah benar dengan cara klik logo ceklis satu atau check model. Setelah itu kita simulasi permodelan tersebut dan mendapatkan grafik dari setiap variabel yang ada.

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan

Aliran berawal dari tanki yang setelah itu dipompa menuju sistem pemanas. Aliran akan melalui sensor untuk menghitung laju perpindahan massa. Setelah melewati sistem pemanas, temperatur aliran akan diukur dengan sensor temperatur. Lalu aliran melaju melewati pipa dan disitu terjadi perpindahan kalor dan massa antara dalam pipa dan ambient. Aliran fluida terhenti di valve yang dikontrol. Lalu aliran 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

Konsep utama hukum yang digunakan dalam pemodelan adalah:

- Hukum konservasi energi

- Hukum konservasi massa

- Hukum konservasi momentum

- Hukum Termodinamika 1

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

Setelah saya coba simulasi, ternyata terjadi error pada simulasi tersebut. Error tersebut seperti pada gambar dibawah ini. Jadi grafik untuk sistem ini tidak muncul karena error tersebut dan saya belum paham apa yang membuat pemodelan sistem ini error.

Analisa Pemodelan Three Tanks :

1. Deskripsi/uraian fisik berdasarkan bagan yang ada

Pada gambar diatas terdapat 3 tanki yang berhubungan dengan 3 pipa dan memiliki ketinggian air yang berbeda juga. Air dari tanki 1 akan mengisi tanki 2 dan tanki 3. Pada pemodelan ini saya bisa menganalisis perpindahan air darir tanki 1 ke tanki 2 dan tanki 3.

2. Prosedur analisa pemodelan

Pertama kita harus memastikan coding yang bisa dilihat pada Text View. Kita memastikan juga apakah codingan itu sudah memiliki persamaan dan variabel yang sudah benar dengan cara klik logo ceklis satu atau check model. Setelah itu kita simulasi permodelan tersebut dan mendapatkan grafik dari setiap variabel yang ada.

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan

Fluida yang digunakan dari sistem Three Tanks adalah air. Kondisi awal menunjukan bahwa ketinggian fluida dari tiap tanki berbeda. Tanki dengan volume yang lebih besar memiliki tekanan yang lebih tinggi karena massa fluidanya juga besar. Hal itu yang menyebabkan fluida dari tanki 1 akan berpindah ke tanki lainnya sampai keadaan titik seimbang.

4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan

Konsep utama hukum yang digunakan dalam pemodelan adalah :

- Hukum II Newton -> dikembangkan menjadi persamaan pressure drop

- Mass balance equation

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

Setelah disimulasi, maka akan didapatkan grafik dari hasil simulasi tersebut seperti yang ada dibawah ini.

Grafik ini menunjukan ketinggian level fluida dari tiap tanki per satuan waktu. Dapat dilihat ketinggian tanki 1 semakin menurun karena adanya perpindahan fluida ke tanki lainnya. Sedangkan tanki 2 dan 3 mengalami kenaikan level ketinggian fluida karena mendapatkan fluida dari tanki 1 sehingga mencapai titik seimbang.

Pertemuan 4: 3 Desember 2020

Tugas 4

Soal :

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

Model Combined Cycle Power Plant digunakan untuk mensimulasikan reduksi beban berlangkah pada power generator dari 100% menjadi 50% dalam waktu 800 detik.

Pada simulasi ini terdapat 2 sistem yaitu gas turbin dan steam turbin. Dibawah ini merupakan penejelasan dari kedua sistem tersebut.

a. Gas Turbin

Komponen :

• Air Compressor : meningkatkan tekanan udara yang di alirkan menuju combustion chamber

• Combusition Chamber : Tempat dimana bahan bakar bersatu dengan udara dan melakukan kontak dengan busi, campuran tersebut dibakar dan didorong keluar dari Combusition Chamber dalam bentuk energi.

• Turbine : Gas panas yang memiliki temperature dan pressure tinggi diteruskan ke turbin untuk memutarkan turbin. Hasil dari turbin ada dua. Yaitu power yang nantinya akan diteruskan ke altenator generator dan udara panas hasil dari turbin gas yang akan diteruskan ke Heat Recovery Steam Generator. Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin.

Siklus yang terjadi dalam gas turbine adalah siklus rankine.

b. Steam Turbin

Komponen :

• Heat Recovery Steam Generator (HRSG) : menangkap gas buangan dari gas turbin yang jika tidak dipasang, dapat keluar melalui saluran pembuangan. HRSG berguna untuk memanaskan kembali uap pembuangan dari gas turbin untuk dialiri ke turbin, yang dimana turbin 2 bertugas memutar generator untuk menghasilkan suatu energi.

• Aliran steam ini kemudian melewati steam Turbin, sehingga membuat steam turbin berputar dan menggerakkan generator drive shaft. Generator drive shaft ini kemudian mengubah sisa energi buangan Hasil buangan dari turbin dialirkan menuju kondesor untuk merubah sifat dari uap menjadi cair agar dapat didorong oleh pompa menuju HRSG untuk dipanaskan Kembali.

Siklus yang terjadi pada proses ini adalah siklus bryton.

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

Terdapat 2 bagian sistem pembangkit yaitu Gas Turbin dan juga Steam Turbin.

2.1. Steam Turbin

a. Condensor

Bisa mengubah fasa uap panas menjadi liquid

b. Drum

c. Generator

Didalam generator bisa mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.

Ada juga beberapa jenis dari Heat Exchanger :

• SuperHeater

• Evaporator

• Economiser

d. Turbin Uap

Pada turbin uap ini, ada tiga jenis turbin seperti yang ada di sistem, yaitu high pressure, intermediate pressure, dan low pressure

e. Valve

Untuk mengatur laju aliran fluida

f. Water Mixer

Junction yang menghubungkan beberapa inlet dan menggabungkannya menjadi kurang dari atau sama dengan jumlah inlet.

g. Water Splitter

Junction yang menghubungkan 1 atau 2 inlet dan memecahnya menjadi lebih dari atau sama dengan jumlah inlet pada outlet.

2.2. Gas Turbin

Berikut merupakan perincian dari turbin gas yang didapat dari ThermoSysPro.FlueGases.TAC.GasTurbine

a. Compressor

b. Turbin Gas

Udara di turbin gas mengalami peningkatan tekanan dan temperatur akibat proses pembakaran yang terjadi. Udara panas tersebut kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin gas tersebut.

c. Combustion Chamber

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

Berikut merupakan medium fluida yang bekerja dalam proses siklus tersebut :

• Turbin Gas (Menghasilkan kerja)

• Turbin Uap (Menghasilkan kerja)

• Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja)

• Kompresor (Membutuhkan kerja)

Kemudian, pada Analisa perhitungannya dapat menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa

• Pada kompresor,pompa,turbin dan HRSG mengalami proses adiabatic,yang dimana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem ke lingkungan 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.

a. Jalur Hitam : Sebagai jalur energi keluar yang dimanfaatkan sebagai penggerak.

b. Jalur Merah : Sebagai aliran fluida high temperature.

c. Jalur Biru : Sebagai jalur fluida low temperature.

Pertemuan 5: 10 Desember 2020

Assalamualaikum wr.wb.

Pada pertemuan ke-5 ini Pak Dai memulai kelas dengan langsung melakukan simulasi OpenModelica bersama Pak Hariyo. Simulasi yang dipelajari adalah thermosyspro yang ada pada library di OpenModelica. Pertama, kami disuruh membuka model yang sudah tersedia pada library tersebut dan memahami setiap parameter yang ada dari tiap komponen. Setelah itu kami diminta untuk membuat ulang model tersebut atau remodel dari sistem itu agar parameter yang ada pada tiap komponen bisa diubah-ubah.

Kami melakukan remodel dengan mencari masing-masing komponen yang dibutuhkan pada library. Lalu kami gabungkan tiap komponen dengan cara menarik garis dari setiap ujung panah komponen ke komponen lainnya. Setiap komponen masih belum memiliki parameter. Maka tiap komponen kami isi parameternya dengan mengikuti yang sudah ada pada sistem yang sudah jadi sebelumnya. Setelah itu kami check model untuk mengetahui apakah model yang kami buat sudah sama dengan yang ada pada examples.

Pak Dai juga membahas mengenai tugas besar yang akan dikerjakan oleh mahasiswa. Mahasiswa diminta untuk memiliki bayangan bagaimana permodelan yang akan dibuat menganai pemipaan yang ada dalam pengolahan bahan bakar. Pak Dai juga meminta untuk membuat cabang pada permodelan tersebut sehingga ada valve yang bisa dianalisa menggunakan CFDSOF.

Pertemuan 6: 17 Desember 2020

Assalamualaikum wr.wb.

Pada pertemuan ke-6 ini, kelas Sisflu mengadakan Kuliah Tamu. Kami kedatangan seorang CEO PT. Indopower Internasional yaitu Dr.Ir. Harum Al Rosyid. Dalam pertemuan ini beliau menjelaskan mata kuliah sistem fluida ini dengan tema The Proven Combined-Cycle Power Plant in Indonesia.

Tugas Besar

Assalamualaikum wr.wb.

Latar Belakang

Latar belakang dari tugas besar ini adalah agar kita bisa memahami simulasi dari suatu sistem fluida. Simulasi ini dilakukan dengan menggunakan aplikasi CFDSOF dan OpenModelica. Menggunakan bantuan aplikasi tersebut untuk mempermudah kita untuk mengetahui keadaan asli dari sistem tersebut. Aplikasi tersebut bisa mempermudah kita dengan mengatur parameter-parameter yang ada dalam sistem tersebut.

Tujuan

Tujuan dari tugas besar ini merupakan sebagai penilaian Pak Dai untuk mengukur seberapa jauh pemahaman mahasiswa terhadap mata kuliah sistem fluida ini terutama dalam mengenai contoh-contoh simulasi sistem fluida.

Metodologi

Perancangan dari tugas besar ini dilakukan dengan simulasi metode CFD dengan aplikasi OpenModelica. Ketika simulasi sudah berhasil dan memenuhi pengecekan. Maka hasil simulasi akan diambil untuk dianalisis.

Perencanaan

1. Meriset kasus aliran fluida

2. Mempelajari OpenModelica

3. Membuat sketsa sistem fluida

4. Proses pembuatan skema di OpenModelica

5. Melakukan revisi dan perbaikan

6. Penyelesaian tugas besar.

UAS

Assalamualaikum wr.wb.

Berikut merupakan jawaban UAS sistem fluida saya.

No.1

No.2

No.3

No.4