Valve-Bimo Adinugroho

Kelas Mata Kuliah Sistem Fluida 03

Nama : Bimo Adinugroho

NPM  : 1706025586

---

Pertemuan Pertama

Pertemuan ini pada tanggal 12 November 2020 Pak Dai menjelaskan jika aplikasi untuk mensimulasikan Sistem fluida. Aplikasi terebut adalah CFDSOF dan ParaView. Pada hari tersebut saya diarahkan bagaimana cara menggunakannya.

Tugas Simulasi

Pada pertemuan 2 kemarin 12 November 2020 diberikan tugas oleh Pak Dai untuk mensimulasikan aliran fluida menggunakan aplikasi CFDSOF dan dilanjutkan dengan ParaView. Saya mengikuti tutorial yang disediakan pada platform youtube, berikut sumbernya [1]

Berikut merupakan simulasi yang telah saya lakukan menggunakan aplikasi tersebut yang terjadi pada gate valve

Gate Valve

Hasil dari iterasi dan grafik residual

Input pada ParaView

Inlet pressure

Outlet pressure

Pertemuan Kedua

Pertemuan ini pada tanggal 19 November 2020 Saya bersama teman sekelas lainnya berdisuksi mengenai pengaplikasian yang telah dipaparkan oleh senior pada ParaView

Tugas Simulasi Sistem Fluida Modelica

Berikut merupakan tugas yang saya coba untuk kerjakan. Pada tugas kali ini, kami diminta untuk melakukan simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica. kami diminta menggunakan fitur dari libraries yaitu, Example. Dimana permodelan langsung diberikan dan hanya tinggal merubah data dari komponen-komponen yang ada. Berikut merupakan menu dari libraries pada Modelica

Pada tugas ini, saya sendiri tidak menggunakan "Examples" dari Modelica, melainkan Saya mencari beberapa video tutorial di platform Youtube, hingga akhirnya saya menemukan satu video yang cukup sederhana. Jadi pada video tutorial yang Saya lihat, komponen-komponen disusun seperti yang sudah saya buat di gambar bawah ini

Berikut merupakan contoh dari Text View daripada Open Tank yang digunakan dalam diagram ini

Seperti yang bisa dilihat pada gambar permodelan yang Saya sudah buat mengalami Error pada saat ingin menajalankan simulasi, oleh karena itu saya mencantumkan hasil dari simulasi yang telah dijalankan pada video tersebut. Berikut merupakan hasil dari simulasi yang telah dijalankan

Pertemuan Ketiga

Pada hari Kamis, 26 November 2020 pada kelas Sistem fluida, kami diajarkan bagaimana menggunakan aplikasi OpenModelica lebih lanjut lagi. Kami diarahkan oleh Pak Hariyo. Beliau menjelelaskan dengan dimulai dari membuka dari libraries yaitu, Thermal dan selanjutnya Two Tanks.

Tugas Simulasi Heating System dan Three Tanks

Soal 1

1. Deskripsi/uraian fisik berdasarkan bagan yang ada

Berikut merupakan sistem pemanas yang memiliki siklus aliran tertutup. Beberapa komponen disematkan pada sistem pemanas tersebut, diantaranya adalah: pompa, tangki, katup, pipa, pemanas, sensor temperatur, sensor mass flowrate.

2. Prosedur analisa permodelan

Pertama-tama langsung saja dibuka dari OpenModelica, Modelica.Fluid.Examples.heatingSystem Setelah itu langsung saja dilakukan simulasi Setelah selesainya iterasi yang dijalankan, maka akan terlihat grafik-grafik, dari grafik tersebut barulah kita analisa perubahan-perubahan yang terjadi pada sistem pemanas tersebut

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Permodelan

Jika simulasi dapat dilakukan maka bisa dianalisa yaitu hasil dari perbedaan temperatur dan laju pengaturan. Sistem ini berawal dari tangki yang diasumsikan terisolasi dari pengaruh luar. Pompa membantu memindahkan gluida dari tangki menuju sistem pemanas tersebut. Aliran tersebut melewati sensor untuk mengitung laju perpindahan massa. Setelah itu melewati pipa yang dipanaskan. Temperatur aliran dihitung oleh sensor temperatur dan menuju katup

4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam permodelan

Hukum yang fisika yang terjadi pada sistem ini adalah:

-Hukum Konservasi Energi

-Hukum Konservasi Massa

-Hukum Konservasi Momentum

-Hukum Termodinamika I

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

Soal 2

1. Deskripsi/uraian fisik berdasarkan bagan yang ada

Sistem ini menunjukan terdapat 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 permodelan

Pertama-tama langsung saja dibuka dari OpenModelica, Modelica.Fluid.Examples.Tanks.ThreeTanks Setelah itu langsung saja dilakukan simulasi Setelah selesainya iterasi yang dijalankan, maka akan terlihat grafik-grafik, dari grafik tersebut barulah kita analisa perubahan-perubahan yang terjadi pada sistem pemanas tersebut

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Permodelan

Dari hasil simulasi permodelan pada ThreeTanks ini, bisa kita ketahui, dalam 200 detik simulasi dilakukan, grafik konvergen pada sekitar detik 130-an. Dari grafik tersebut bisa kita ketahui jika volume dari tangki 3 mengalami kenaikan yang sangat signifikan dikarenakan ketinggian tangki tersebut lebih rendah daripada tangki 1 dan tangki 2. Untuk tangki 1 dan 2 memiliki ketinggian yang sama tapi dengan volume yang lebih rendah dari tangki 3

4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam permodelan

-Hukum II Newton

-Keseimbangan Massa

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

Pertemuan Keempat

Pertemuan ini pada tanggal 3 Desember 2020 Pak Hariyo melanjutkan materi dari sebelumnya mengenai simulasi pada aplikasi OpenModelica. Pada pertemuan kali ini Pak Hariyo menjelaskan sistem fluida pada kondisi Two Tanks

Tugas Keempat

PEMODELAN SISTEM DENGAN OPENMODELICA Perhatikan gambar sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar, dan berilah uraian penjelasan pertanyaan berikut :

ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50

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

Ada 2 proses dari Power Plant diatas

I. Gas Turbine

A. Air Compressor yang berguna untuk menghisap udara dari luar untuk menaikan tekanan udara yang di alirkan menuju combustion chamber.Pada compressor terjadi proses isentropik

B. Combustion Chamber yang merupakan tempat dimana bahan bakar dan udara Bersatu untuk menciptakan suatu energi yaitu udara panas yang dialirkan menuju turbin melalui nozzle,dimana pada alat ini tekanan dianggap konstan (Isobarik).

C. Turbin yang berfungsi untuk memutar generator untuk menghasilkan suatu energi.

Gas Turbine yang berputar akibat dari panas yang di hasilkan pada combustiom chamber yang di aliri oleh nozzle menuju turbin. Panas yang ada di gas turbin di alirkan menuju Heat recovery Steam generator.

II. Steam Turbin

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

B. Steam Turbine dilewati oleh aliran steam tersebut, sehingga membuat Steam Turbine berputar dan menggerakkan generator drive shaft. Generator drive shaft ini kemudian mengubah sisa energi buangan dari Gas Turbine menjadi listrik.

C. Hasil buangan dari turbin dialirkan menuju Kondesor untuk merubah sifat dari uap menjadi cair agar dapat didorong oleh pompa menuju HRSG untuk dipanaskan Kembali.

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

I. Turbin Uap

Condensor

Drum

Generator

Super Heater

Evaporator

Economiser

Pipa

Turbin Uap

Valve

Water Mixer

Water Splitter

II. Turbin Gas

Compressor

Turbin Gas

Combustion Chamer

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)

Lalu, 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. Warna Biru : Sebagai jalur Fluida low Temperature.

Pertemuan Kelima

Pada pertemuan kali ini, Pak Hariyo membahas kembali mengenai pemodelan sistem fluida. Salah satu pemodelan sistem yang dianalisa adalah model kompresor yang terdapat di dalam library ThermoSysPro.

Kemudian kami diminta untuk melakukan remodelling dari kompresor. Pertama kita harus mengidentifikasi komponen-komponen yang terdapat pada model kompresor. Pada model kompresor, terdapat kompresor, pipa, dan sumber kondisi batas, dan pembuangan (sink).

Pertemuan Keenam

Kuliah kali ini diisi oleh Tamu. Belieau memberikan materi "The Proven Combined-Cycle Power Plant in Indonesia" yang diisi oleh dosen tamu Dr. Ir. Harun Al Rosyid, CEO PT.Indopower Internasional.

Ringkasan materi yang telah dijelaskan oleh Bapak Harun:

Tipe gas turbin

Heavy duty Aeroderitative (digunakan sebagai komponen pesawat)

Gas turbin yang dipakai memakai compressor radial. Untuk turbin yang menahan beban berat memakai sudu aksial

Siklus tubin gas – brayto cycle

Untuk menghitung gas turbin menggunakan pendekatan dengan udara walaupun masih kurang akurat. • Seleksi gas turbin

Setelah menentukan spesifikasi gas turbin yang ingin dibutuhkan, gas turbin yang dipakai harus memnuhi standar yaitu memakai teknologi yang sudah proven di dunia yang rata2 minimal teknologi yang dipakai sudah terbukti selama 2 tahun. Brand yang terkenal seperti ALSTOM, GE, dan MHI.

Untuk menentukan dalam membeli gas turbin adalah temperature ambien dan heat rate yang bedasarkan karakteristik lingkungan di negara.

Kalkulasi performa gas turbin

Menggunakan asumsi kondisi udara. Kalkulasi ini dapat dihitung dengan software mandiri atau excel yang hasilnya mungkin akan sama.

Combined cycle

Merupakan gabungan dari gas turbin. Masing-masing perusahaan besar sudah memiliki paket untuk combined cycle. Kondisi yang disediakan oleh brand perusahaan besar biasanya sudah memperlihatkan operating hours nya dan dari situ bisa menjadi pertimbangan untuk memilih produk.

Pada Combined-Cycle Power Plant (CCPP) tidak memakai fairing tambahan pada air output

Gambar Siklus Combined Cycle

Combined Cycle Cogeneration berbeda dengan yang biasa karena Uap digunakan untuk masuk ke proses keperluan industry.

Tugas Besar

Latar Belakang

Pada tugas besar ini, kami diminta untuk melakukan simulasi demi membantu memahami secara detail suatu sistem fluida. Simulasi ini dapat dilakukan dengan pengaplikasian CFD (Computational Fluid Dynamics) oleh aplikasi OpenModelica. Dengan aplikasi ini kami juga dapat melihat simulasinyadengan gambaran yang lebih mudah pada berbagai aspek dengan waktu yang bisa ditentukan. Ditambah lagi dengan aplikasi ini, kami dapat mengubah variabel-variabel yang tertera pada sistem fluida tersebut.

Tujuan

Tugas besar ini diberikan oleh dosen pembimbing, Pak Dai. Beliau menekankan supaya para mahasiswa melakukan simulasi menggunakan aplikasi OpenModelica demi meningkatkan pemahaman pada contoh-contoh simulasi sistem fluida.

Metodologi

within Modelica.Fluid.Examples; model BranchingDynamicPipes

 "Multi-way connections of pipes with dynamic momentum balance, pressure wave and flow reversal"

extends Modelica.Icons.Example; replaceable package Medium=Modelica.Media.Air.MoistAir constrainedby

   Modelica.Media.Interfaces.PartialMedium;

//replaceable package Medium=Modelica.Media.Water.StandardWater constrainedby Modelica.Media.Interfaces.PartialMedium;

 inner Modelica.Fluid.System system(energyDynamics=Modelica.Fluid.Types.Dynamics.SteadyStateInitial,
     momentumDynamics=Modelica.Fluid.Types.Dynamics.SteadyStateInitial)
   annotation (Placement(transformation(extent={{-90,70},{-70,90}})));
 Modelica.Fluid.Sources.Boundary_pT boundary1(nPorts=1,
   redeclare package Medium = Medium,
   p=150000) annotation (Placement(
       transformation(extent={{-10,-10},{10,10}},    rotation=90,
       origin={0,-80})));
 Pipes.DynamicPipe             pipe1(
   redeclare package Medium=Medium,
   use_T_start=true,
   nNodes=5,
   diameter=2.54e-2,
   m_flow_start=0.02,
   height_ab=50,
   length=50,
   p_a_start=150000,
   p_b_start=130000,
   modelStructure=Modelica.Fluid.Types.ModelStructure.a_v_b)
           annotation (Placement(transformation(extent={{-10,-10},{10,10}},
         rotation=90,
       origin={0,-50})));
Pipes.DynamicPipe             pipe2(
   redeclare package Medium = Medium,
   use_T_start=true,
   nNodes=5,
   redeclare model HeatTransfer =
       Modelica.Fluid.Pipes.BaseClasses.HeatTransfer.LocalPipeFlowHeatTransfer,
   use_HeatTransfer=true,
   diameter=2.54e-2,
   m_flow_start=0.01,
   length=50,
   height_ab=25,
   p_a_start=130000,
   p_b_start=120000,
   modelStructure=Modelica.Fluid.Types.ModelStructure.av_vb)
           annotation (Placement(transformation(extent={{-10,-10},{10,10}},
         rotation=90,
       origin={-20,-10})));

 Pipes.DynamicPipe             pipe3(
   redeclare package Medium=Medium,
   use_T_start=true,
   nNodes=5,
   diameter=2.54e-2,
   m_flow_start=0.01,
   length=25,
   height_ab=25,
   p_a_start=130000,
   p_b_start=120000,
   modelStructure=Modelica.Fluid.Types.ModelStructure.a_v_b)
           annotation (Placement(transformation(extent={{-10,-10},{10,10}},
         rotation=90,
       origin={20,-10})));
 Pipes.DynamicPipe             pipe4(
   redeclare package Medium=Medium,
   use_T_start=true,
   nNodes=5,
   diameter=2.54e-2,
   m_flow_start=0.02,
   height_ab=50,
   length=50,
   p_a_start=120000,
   p_b_start=100000,
   modelStructure=Modelica.Fluid.Types.ModelStructure.a_v_b)
           annotation (Placement(transformation(extent={{-10,-10},{10,10}},
         rotation=90,
       origin={0,30})));
 Modelica.Fluid.Sources.Boundary_pT boundary4(nPorts=1,
   redeclare package Medium = Medium,
   use_p_in=true,
   use_T_in=false,
   p=100000) annotation (Placement(
       transformation(extent={{10,-10},{-10,10}}, rotation=90,
       origin={0,60})));
 Modelica.Blocks.Sources.Ramp ramp1(
   offset=1e5,
   startTime=2,
   height=1e5,
   duration=0) annotation (Placement(transformation(extent={{-40,70},{-20,90}})));
 Modelica.Thermal.HeatTransfer.Sources.FixedHeatFlow[
                                             pipe2.nNodes] heat2(Q_flow=200*
       pipe2.dxs, alpha=-1e-2*ones(pipe2.n))
   annotation (Placement(transformation(extent={{-60,-20},{-40,0}})));

equation

 connect(ramp1.y, boundary4.p_in) annotation (Line(
     points={{-19,80},{-8,80},{-8,72}},
     color={0,0,127},
     thickness=0.5));
 connect(boundary1.ports[1],pipe1. port_a) annotation (Line(
     points={{0,-70},{0,-70},{0,-60},{0,-60}},
     color={0,127,255},
     thickness=0.5));
 connect(pipe1.port_b,pipe2. port_a) annotation (Line(
     points={{0,-40},{0,-40},{0,-30},{-20,-30},{-20,-20}},
     color={0,127,255},
     thickness=0.5));
 connect(pipe1.port_b,pipe3. port_a) annotation (Line(
     points={{0,-40},{0,-40},{0,-30},{20,-30},{20,-20}},
     color={0,127,255},
     thickness=0.5));
 connect(pipe2.port_b,pipe4. port_a) annotation (Line(
     points={{-20,0},{-20,0},{-20,10},{0,10},{0,16},{0,20},{0,20}},
     color={0,127,255},
     thickness=0.5));
 connect(pipe3.port_b,pipe4. port_a) annotation (Line(
     points={{20,0},{20,0},{20,10},{0,10},{0,16},{0,20},{0,20}},
     color={0,127,255},
     thickness=0.5));
 connect(pipe4.port_b, boundary4.ports[1]) annotation (Line(
     points={{0,40},{0,50},{0,50}},
     color={0,127,255},
     thickness=0.5));
 connect(heat2.port,pipe2. heatPorts)
                                     annotation (Line(
     points={{-40,-10},{-24.4,-10},{-24.4,-9.9}},
     color={191,0,0},
     thickness=0.5));

   annotation (
   Documentation(info="<html>

This model demonstrates the use of distributed pipe models with dynamic energy, mass and momentum balances. At time=2s the pressure of boundary4 jumps, which causes a pressure wave and flow reversal.

Change system.momentumDynamics on the Assumptions tab of the system object from SteadyStateInitial to SteadyState, in order to assume a steady-state momentum balance. This is the default for all models of the library.

Change the Medium from MoistAir to StandardWater, in order to investigate a medium with significantly different density. Note the static head caused by the elevation of the pipes.

Note the appropriate use of the modelStructure of the DynamicPipe models (Advanced tab). The default modelStructure is av_vb, i.e. volumes with a pressure state are exposed at both ports. In many cases this gives good numerical performance, avoiding algebraic loops in connections, e.g. if a pipe is connected to a valve or to a vessel with portsData configured. The price to pay is a high-index DAE if two pipes are connected or if a pipe is connected to a boundary with prescribed pressure. In such cases one might consider changing the modelStructure.

In the BranchingDynamicPipes example, {pipe1,pipe3,pipe4}.modelStructure are configured to a_v_b, while pipe2.modelStructure remains av_vb. This avoids a high-index DAE and overdetermined initial conditions.

<img src=\"modelica://Modelica/Resources/Images/Fluid/Examples/BranchingDynamicPipes.png\" border=\"1\"

    alt=\"BranchingDynamicPipes.png\">

</html>"), experiment(StopTime=10),

   __Dymola_Commands(file(ensureSimulated=true)=
       "modelica://Modelica/Resources/Scripts/Dymola/Fluid/BranchingDynamicPipes/plotResults.mos"
       "plotResults"));

end BranchingDynamicPipes;

UAS Sisflu 03