Difference between revisions of "User:Miftahul.nadya"

From ccitonlinewiki
Jump to: navigation, search
(→‎PROGRESS II : OPTIMIZATION OF HYDROGEN STORAGE DESAIGN)
 
(77 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 1: Line 1:
  
−
== '''PROGRESS I : CASE STUDY OF HYDROGEN STORAGE OPTIMIZATION PROJECT''' ==
+
== Introduction ==
 +
 
 +
 
 +
 
 +
[[File: Numerical-methods.jpg|200x200px|center]]
 +
 
 +
Halo Semua👋🏻
 +
 
 +
Halaman ini akan berisi kumpulan tugas - tugas mata kuliah Metode Numerik 03 2022/2023
 +
 
 +
Happy Reading! Semoga Bermanfaat!
  
 
----
 
----
  
 +
== Tugas I : Case Study of Hydrogen Storage Optimization Project ==
  
−
Hydrogen storage refers to the process or technology used to store hydrogen in a safe and efficient form until it is used or consumed.  
+
[[File: HydrogenbyNadya.jpg|300x300px|center]]
  
−
Hydrogen is a highly reactive and flammable chemical element, so its storage must pay attention to safety and take into account the special characteristics of hydrogen.
 
  
−
The size of the tank needed to store 1 liter (1 L) of hydrogen will depend on the storage conditions, i.e. whether the hydrogen is stored in gaseous or liquid form.
+
= Progress 1 =
 +
  
−
'''Here are some approximate tank sizes for storing 1 L of hydrogen:'''
 
  
−
'''- Gas Storage:''' To store 1 L of hydrogen in gaseous form, the tank required will depend on the desired pressure and storage temperature. This requires storage tanks to have pressures of 350-700 bar or 5000-10,000 psi. Under these conditions, commonly used tank sizes range from a few liters to tens of liters, depending on the tank design and material.
+
Bahan Bakar Hidrogen adalah sumber energi terbarukan dan berkelanjutan, karena memiliki beberapa kelebihannya yaitu :
  
−
'''- Liquid Storage:''' When hydrogen is stored in liquid form at low temperatures (about -253°C), its volume is significantly smaller than when it is in the gaseous state. However, to store 1 L of liquid hydrogen, a sophisticated and well-insulated storage system is required, such as a dewar tank specially designed to store liquid hydrogen.
+
- Karakteristik nol emisi
  
−
'''- Absorbent Materials:''' Some materials, such as metals or imported solids (such as metal hydrides), can absorb significant amounts of hydrogen. Hydrogen can be absorbed by this material and released when needed.
+
- Tingkat konversi energi tinggi, dan
  
−
There are several materials that can be used to make hydrogen storage tanks.
+
- Sumber tak terbatas
−
'''Some of the materials commonly used include:'''
 
  
−
'''- Steel:''' Steel is a material that is often used in the manufacture of hydrogen storage tanks. Stainless steels such as nickel alloy steel are common choices because of their high strength and corrosion resistance.
+
Namun, teknologi penyimpanan hidrogen selalu menjadi masalah utama dalam pemanfaatan energi secara luas.
  
−
'''- Carbon fiber composites:''' Carbon fiber composites, especially carbon fiber reinforced with polymer resins, are used in the construction of high pressure hydrogen storage tanks. Carbon fiber composites have high strength and light weight, making them suitable for use in applications where weight is an important factor.
 
  
−
'''- Aluminum:''' Aluminum can also be used in the manufacture of hydrogen storage tanks. Aluminum has a low density and can withstand hydrogen pressure well. However, aluminum is susceptible to corrosion by hydrogen, so proper protection is necessary to prevent damage.
+
Ada 3 cara penyimpanan hidrogen, yaitu :
  
−
'''- Hydrogen resistant polymers:''' Hydrogen resistant polymers such as polyether-ether-ketone (PEEK) and polyether-sulphone (PES) are also used in some hydrogen storage applications. This polymer has good mechanical strength and resistance to hydrogen.
+
(1) ''Gas Storage''
 +
    Penyimpanan hidrogen dalam bentuk gas membutuhkan tangki penyimpanan yang memiliki tekanan 350-700 bar atau 5.000-10.000 psi.
  
−
The size of a hydrogen storage tank will depend on many factors, including pressure, temperature, type of hydrogen (gas or liquid), and specific application requirements.
+
(2) ''Liquid Storage''
 +
    Hidrogen disimpan dalam bentuk cair pada suhu rendah (sekitar -253°C), volumenya jauh lebih kecil daripada ketika dalam keadaan gas. Namun, untuk menyimpan hidrogen cair, diperlukan sistem penyimpanan yang canggih dan terinsulasi dengan baik, seperti tangki dewar.
  
 +
(3) ''Absorbent Material''
 +
    Beberapa bahan, seperti logam atau padatan logam (seperti hidrida logam), dapat menyerap hidrogen dalam jumlah yang signifikan. Hidrogen dapat diserap oleh bahan ini dan dilepaskan saat dibutuhkan.
 +
 +
 +
Berikut ini adalah desain dari ''hydrogen storage'' :
 +
 +
[[File: HydrogenStoragebyNadya.png|300x300px|center]]
 +
 +
Tabung penyimpanan hidrogen ini terdiri dari dua layer, yaitu : ''Liner dan Composite Layer'', dimana masing - masingnya terbuat dari material yang berbeda
 +
 +
Adapun material yang dipilih adalah ''Carbon Fiber Composite'' untuk ''Composite Layer'' dan ''Alluminium'' untuk bagian ''Liner''.
 +
 +
Berikut beberapa ''Mechanical Properties'' dari material yang dipilih :
 +
 +
[[File: Property_Material.png|500x500px|center|thumb]]
 +
 +
Sumber : [http://www.dexcraft.com/carbon-fiber-composites]
 +
[[Properties of Carbon Fiber Composites]]
  
 
----
 
----
  
−
== '''PROGRESS II : OPTIMIZATION OF HYDROGEN STORAGE DESAIGN''' ==
+
= Progress 2 =
  
  
−
----
+
Spesifikasi ''hydrogen storage'' yang akan dibuat :
 +
 
 +
- Kapasitas 1 L hidrogen
 +
 
 +
- Maksimal harga material Rp.500.000,-
 +
 
 +
- Aplikasinya dapat digunakan pada kendaraan roda dua
 +
 
 +
 
 +
''Hydogen storage'' berbentuk seperti tabung dewar/silinder, dengan dimensi :
 +
 
 +
[[File: Dimention.png|300x300px|center]]
 +
 
 +
- Silinder
 +
    Tinggi silinder = 13 cm
 +
    Diameter = 10 cm
 +
    Luas permukaan silinder = 2 x π x r x t = 408,2 cm²
 +
 
 +
- ''Dome'' / Kubah
 +
    Tinggi kubah = 1,5 cm
 +
    Luas permukaan ''dome''/kubah = 2 x π x r² = 157 cm²
 +
 
 +
Total luas permukaan tabung = 408,2 + 157 = 565,2 cm²
 +
 
 +
 
 +
 
 +
Desain 3D ''hydrogen storage'' :
 +
 
 +
[[File: Hydrogen_Storage.jpg|500x500px|center]]
 +
 
 +
 
 +
Total Harga material yang dipilih untuk membuat ''hydrogen storage'', sebagai berikut :
 +
 
 +
- ''Carbon Fiber Composite''
 +
    Harga :  Pelat karbon bahan kekerasan komposit 20mm x 290 x 190 mm Rp.297.630
 +
    Total kebutuhan = 1 x Rp.297.630
 +
 
 +
- ''Alluminium''
 +
    Harga : Plat aluminium 10mm x 195mm x 130mm Rp.120.000 [https://www.tokopedia.com/gemilang-teknik/plat-aluminium-10mm-x-195mm-x-130mm-plat-aluminium-sheet?src=topads] [[Harga Material]]
 +
    Total kebutuhan = 2 x Rp.120.00 = Rp.240.000
 +
 
 +
Total Anggaran = Rp.298.000 + Rp.240.000 = Rp.538.000
 +
 
  
  
−
One way to store hydrogen is as gasoline, with the additional advantage that carbon is stored along with the hydrogen, both being good sources of energy.
+
''Python Code for Hydrogen Storage Design Optimization'' :
  
−
'''The two downsides of gasoline are'''
+
Menghitung diameter :
  
−
(i) when used to power heat engines its efficiency is in the range 20–30% (a fundamental limitation of the Carnot and Otto cycles), and
+
  import math
 +
  def calculate_diameter(volume, max_length):
 +
  # Konversi volume dari liter ke cm^3
 +
      volume_cm3 = volume * 1000
 +
  # Menghitung diameter
 +
      diameter = math.sqrt((4 * volume_cm3) / (math.pi * max_length))
 +
  return diameter
 +
  # Memanggil fungsi untuk mencari diameter
 +
  diameter = calculate_diameter(1, 13)
 +
  # Menampilkan hasil
 +
  print("Diameter hydrogen storage : ", diameter, " cm")
  
−
(ii) although the H2O emitted by burning hydrogen is good for the planet, the CO2 emitted by burning carbon causes global warming.
+
Hasil diameter dari ''hydrogen storage'' adalah 9.896539973201056 cm atau 10 cm sesuai dengan perhitungan matematika diatas.
  
−
'''Hydrogen stored at 70 MPa (700 atmospheres) as in all passenger fuel cell vehicles today has various downsides including'''
+
Menghitung ketebalan plat :
  
−
(i) the high cost of compressing it and then refrigerating it to -50 °C to permit fast fill, and
+
    import math
 +
    # Menentukan variabel
 +
    E = 0.85
 +
    P = 116  # psi
 +
    R = 0.3893701  # inch
 +
    S = 70000  # psi
 +
    def calculate_thickness(P, R, S, E):
 +
        t = (P * R) / (2* S * E - 0.4 * P)
 +
        return t
 +
    # Menghitung tebal plat
 +
    t = calculate_thickness(P, R, S, E)
 +
    print(f'Tebal plat minimum adalah {t:.3f} inch.')
  
−
(ii) the insanely high factor of 15 in tank weight to contents weight.
+
Ketebalan plat minimum adalah 0.9642602mm atau 1 cm
  
−
At 70 MPa the density of H2 is about half that of liquid hydrogen at 0.06 g/cc. [[Neither compression nor liquefaction is as effective as chemistry in pulling hydrogen atoms together as in gasoline.]] The question then arises as to what chemical solutions besides those like gasoline that contain carbon exist. Ordinary compressed gas cylinders suffice for a large number of regular applications like welding and small scale semiconductor R&D applications.
+
----
  
−
''Tank made from carbon fiber with a metal liner (Aluminium or steel). Let's see metal matrix composite. Approximate maximum pressure, aluminium/carbon 700 bars (70 MPa; 10,000 psi).
 
−
''
 
  
−
'''Dimensions of the storage cylinder'''
+
----
  
−
V = πr^2 x h
 
  
−
Where,
+
Link tugas video presentasi : [https://studio.youtube.com/video/qh1YVx_0M8U/edit][[Final Project of Numerical Methods : Case Study of Hydrogen Storage Optimization Project]]
  
−
V = Volume/Capasity = 1 L = 1000 dm^3
 
  
−
π = 3,14
+
----
  
−
r = radius (dm)
 
  
−
h = height (dm)
+
'''Referensi :'''
  
−
1000 = π x 5^2 x h (Assumption D = 10 dm)
+
- Dexcraft.com. (2020, 17 Februari). Carbon Fiber Composites. Diakses pada 11 Juni 2023, dari [http://www.dexcraft.com/carbon-fiber-composites]
  
−
1000/(π x 25) = h
+
- Tokopedia.com. Plat Aluminium 10mm X 195mm X 130mm - Plat Aluminium Sheet. Diakses pada 11 Juni 2023, dari [https://www.tokopedia.com/gemilang-teknik/plat-aluminium-10mm-x-195mm-x-130mm-plat-aluminium-sheet?src=topads]
  
−
h = 12.73 = 13 dm
+
- id.aliexpress.com.0.5-5MM 190Mm X 290 Mm 3K Pelat Karbon Matte Bahan Kekerasan Komposit Tinggi Pelat Serat Karbon Tahan Air dan Antioksidan.

Latest revision as of 21:19, 11 June 2023

Introduction

Numerical-methods.jpg

Halo Semua👋🏻

Halaman ini akan berisi kumpulan tugas - tugas mata kuliah Metode Numerik 03 2022/2023

Happy Reading! Semoga Bermanfaat!

Tugas I : Case Study of Hydrogen Storage Optimization Project

HydrogenbyNadya.jpg


Progress 1

Bahan Bakar Hidrogen adalah sumber energi terbarukan dan berkelanjutan, karena memiliki beberapa kelebihannya yaitu :

- Karakteristik nol emisi

- Tingkat konversi energi tinggi, dan

- Sumber tak terbatas

Namun, teknologi penyimpanan hidrogen selalu menjadi masalah utama dalam pemanfaatan energi secara luas.


Ada 3 cara penyimpanan hidrogen, yaitu :

(1) Gas Storage 

    Penyimpanan hidrogen dalam bentuk gas membutuhkan tangki penyimpanan yang memiliki tekanan 350-700 bar atau 5.000-10.000 psi.

(2) Liquid Storage 

    Hidrogen disimpan dalam bentuk cair pada suhu rendah (sekitar -253°C), volumenya jauh lebih kecil daripada ketika dalam keadaan gas. Namun, untuk menyimpan hidrogen cair, diperlukan sistem penyimpanan yang canggih dan terinsulasi dengan baik, seperti tangki dewar.

(3) Absorbent Material 

    Beberapa bahan, seperti logam atau padatan logam (seperti hidrida logam), dapat menyerap hidrogen dalam jumlah yang signifikan. Hidrogen dapat diserap oleh bahan ini dan dilepaskan saat dibutuhkan.


Berikut ini adalah desain dari hydrogen storage :

HydrogenStoragebyNadya.png

Tabung penyimpanan hidrogen ini terdiri dari dua layer, yaitu : Liner dan Composite Layer, dimana masing - masingnya terbuat dari material yang berbeda

Adapun material yang dipilih adalah Carbon Fiber Composite untuk Composite Layer dan Alluminium untuk bagian Liner.

Berikut beberapa Mechanical Properties dari material yang dipilih :

Property Material.png

Sumber : [1] Properties of Carbon Fiber Composites

Progress 2

Spesifikasi hydrogen storage yang akan dibuat :

- Kapasitas 1 L hidrogen

- Maksimal harga material Rp.500.000,-

- Aplikasinya dapat digunakan pada kendaraan roda dua


Hydogen storage berbentuk seperti tabung dewar/silinder, dengan dimensi :

Dimention.png

- Silinder 

    Tinggi silinder = 13 cm
    Diameter = 10 cm
    Luas permukaan silinder = 2 x π x r x t = 408,2 cm²

- Dome / Kubah 

    Tinggi kubah = 1,5 cm
    Luas permukaan dome/kubah = 2 x π x r² = 157 cm²

Total luas permukaan tabung = 408,2 + 157 = 565,2 cm²


Desain 3D hydrogen storage :

Hydrogen Storage.jpg


Total Harga material yang dipilih untuk membuat hydrogen storage, sebagai berikut :

- Carbon Fiber Composite 

    Harga :  Pelat karbon bahan kekerasan komposit 20mm x 290 x 190 mm Rp.297.630 
    Total kebutuhan = 1 x Rp.297.630

- Alluminium 

    Harga : Plat aluminium 10mm x 195mm x 130mm Rp.120.000 [2] Harga Material
    Total kebutuhan = 2 x Rp.120.00 = Rp.240.000

Total Anggaran = Rp.298.000 + Rp.240.000 = Rp.538.000


Python Code for Hydrogen Storage Design Optimization :

Menghitung diameter : 

  import math
  def calculate_diameter(volume, max_length):
  # Konversi volume dari liter ke cm^3
      volume_cm3 = volume * 1000
  # Menghitung diameter
      diameter = math.sqrt((4 * volume_cm3) / (math.pi * max_length))
  return diameter
  # Memanggil fungsi untuk mencari diameter
  diameter = calculate_diameter(1, 13)
  # Menampilkan hasil
  print("Diameter hydrogen storage : ", diameter, " cm")

Hasil diameter dari hydrogen storage adalah 9.896539973201056 cm atau 10 cm sesuai dengan perhitungan matematika diatas.

Menghitung ketebalan plat : 

   import math
   # Menentukan variabel
   E = 0.85
   P = 116  # psi
   R = 0.3893701  # inch
   S = 70000  # psi 
   def calculate_thickness(P, R, S, E):
       t = (P * R) / (2* S * E - 0.4 * P)
       return t
   # Menghitung tebal plat
   t = calculate_thickness(P, R, S, E)
   print(f'Tebal plat minimum adalah {t:.3f} inch.')

Ketebalan plat minimum adalah 0.9642602mm atau 1 cm



Link tugas video presentasi : [3]Final Project of Numerical Methods : Case Study of Hydrogen Storage Optimization Project



Referensi :

- Dexcraft.com. (2020, 17 Februari). Carbon Fiber Composites. Diakses pada 11 Juni 2023, dari [4]

- Tokopedia.com. Plat Aluminium 10mm X 195mm X 130mm - Plat Aluminium Sheet. Diakses pada 11 Juni 2023, dari [5]

- id.aliexpress.com.0.5-5MM 190Mm X 290 Mm 3K Pelat Karbon Matte Bahan Kekerasan Komposit Tinggi Pelat Serat Karbon Tahan Air dan Antioksidan.

Retrieved from "http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=User:Miftahul.nadya&oldid=70137"