Valve-Luthfi Aldianta

بِسْمِ اللهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ

السَّلاَمُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُ

Luthfi Aldianta.Mahasiswa S1 Teknik Mesin.Fakultas Teknik Universitas Indonesia

BIODATA DIRI

Nama : Luthfi Aldianta

NPM : 1806181804

Program studi : Teknik Mesin

Tempat Tanggal Lahir : Medan 22 April 2000

Pertemuan Sistem Fluida 1 dan Tugas 1 : 12 November 2020

Assalamualaikum Wr. Wb. Pada pertemuan hari ini Pak Dai memberikan materi mengenai teori dari software CFD SOF. CFD SOF menjadi salah satu tool dalam mensimulasikan aliran fluida yang akan diteliti, dimana untuk tingkat keakuratan hasilnya mendekati sesuai penilitian secara langsung. CFD SOF sendiri baik digunakan karena memiliki keuntungan berupa dapat digunakan pada berbagai macam bentuk benda dapat diatur jenis aliran dan parameter - parameter pendukung yang dapat meningkatkan pengetahuan serta keahlian dalam aplikasi benda pada fluida.

Hari ini dilakukan tutorial bersama mengenai contoh aliran fluida yang melewati valve terbuka penuh, dimana disediakan dua video tutorial untuk diikuto oleh masing - masing mahasiswa. Dalam penerapannya menggunakan tipe tipe gate valve, dimana jenis valve sendiri terdiri dari gate valve, ball valve, butterfly valve, dan beberapa jenis lainnya.

Penjelasan dari tutorial yang diberikan dimulai dengan memasukan geometri valve ke software CFD SOF, kemudian melakukan autosize dengan tujuan mendapatkan boundary sesuai dengan ukuran dari valve yang digunakan. Kemudian mengatur boundary dari valvenya berupa inlet, outlet, dan wall. Berikutnya melakukan running generate mesh dan check mesh. Hasil dari proses meshing tersebut, valve masuk pada tahap menentukan properti fluida, dimana fluida menggunakan aliran turbulence dengan tipe RANS. Kemudian mengatur kecepatan pada inlet, properto outlet, dan wall. Kemudian langkah selanjutnya mengatur running yang alan dilakukan, dimana dilakukan 3000 iterasi. Berikut lampiran untuk geometri sebelum melakukan run solver.

Berikut adalah lampiran dari grafik yang dihasilka oleh proses run solver. Berdasarkan grafik dengan perubahan momentum residual terhadap waktu dan grafik perubahan turbulence residual terhadap waktu.

Berikut adalah lampiran dari hasil mesh yang telah dilakukan kepada gate valve dan setelah disetting jumlah iterasi untuk selanjutnya dilakukan run solver.

Berikut adalah lampiran gate valve setelah dilakukan run solver. Diapply dengan menggunakan software Paraview, didapatkan beberapa propertis seperti tekanan dan kecepatan. Terlihat dari hasil simulasi, terdapat perbedaan warna pada daerah inlet, fully developed flow, dan outlet. Dimana hal tersebut menandakan terjadinya pressure drop pada gate valve.

Kemudian dalam menghitung pressure drop yang dihasilkan, dapat melakukan perhitungan untuk mencari pstatic, kemudian pdynamic, serta ptotal. Berikut hasil dari calculation dan didapatkan nilai pressure drop yaitu 0.00070948

Pada pertemuan hari ini pak Dai memberikan arahan untuk mahasiswa mencoba melakukan simulasi dengan jenis valve lain atau merubah variabel dari bukaan valve. Penulis melakukan simulasi dengan menggunakan ball valve dengan hasil lampiran sebagai berikut.

Berikut adalah lampiran dari grafik yang dihasilka oleh proses run solver. Berdasarkan grafik dengan perubahan momentum residual terhadap waktu dan grafik perubahan turbulence residual terhadap waktu.

Berikut adalah lampiran dari hasil mesh yang telah dilakukan kepada gate valve dan setelah disetting jumlah iterasi untuk selanjutnya dilakukan run solver.

Berikut adalah lampiran gate valve setelah dilakukan run solver. Diapply dengan menggunakan software Paraview, didapatkan beberapa propertis seperti tekanan dan kecepatan. Terlihat dari hasil simulasi, terdapat perbedaan warna pada daerah inlet, fully developed flow, dan outlet. Dimana hal tersebut menandakan terjadinya pressure drop pada gate valve.

Kemudian dalam menghitung pressure drop yang dihasilkan, dapat melakukan perhitungan untuk mencari pstatic, kemudian pdynamic, serta ptotal. Berikut hasil dari calculation dan didapatkan nilai pressure drop yaitu 0.00000790928

Demikian hasil pembelajaran pertemuan 1 mata kuliah sistem fluida. Terima kasih, Wassalamualaikum Wr. Wb.

Pertemuan Sistem Fluida 2 dan Tugas 2 : 19 November 2020

Pada pertemuan hari ini, Pak Dai menjelaskan mengenai segitiga kecepatan, dimana dapat mengetahui head dan debit dari fluida. Segitiga kecepatan terdapat pada sudu turbin sebagai contohnya pada hub dan tip pada sudu turbin. Kemudian dijelaskan juga mengenai sistem fluida, dimana kita dapat menentukan apa yang menjadi sistem, contohnya seperti pompa sebagai sistem dan rotor, sudu, fluida yang mengalir menjadi sub sistem.

Selanjutnya dijelaskan oleh bang Abi, mahasiswa dari mata kuliah CFD. Sistem fluida pada penerapan di CFD SOF mengenai vertikal turbin. Vertikal turbin memiliki poros vertikal, kemudian airfoil dari sudu - sudu turbin dan beberapa parameter lainnya. Kemudian ditambahkan oleh bang Edo mengenai penggunaan CFD SOF dengan sistem fluida, dimana dapat mengetahui vortex yang dihasilkan dari fluida yang melewati suatu geometri, drag, dan lift, dan beberapa parameter lain.

Berikut adalah lampiran dari materi yang diberikan. Materi tersebut yaitu menjelaskan mengenai desain suatu turbin dimana, sebagai Insinyur perlu mengetahui head dan debit dari suatu sistem yang digunakan. Untuk setelahnya mengetahui pompa atau turbin yang digunakan, berikut adalah persamaan yang digunakan.

Kemudian dijelaskan mengenai jenis turbin, dimana terdapat dua jenis yaitu turbin impuls dan reaksi. Turbin impuls memanfaatkan perubahan momentum dari air yang mengenai turbin, contohnya adalah turbin pleton. Turbin reaksi adalah turbin yang mengubah energi berupa tekanan statik tinggi menjadi statik rendah dengan melewatkannya melalui sudu - sudu turbin. Contohnya adalah turbin Francis untuk arah aliran radial, sedangkan untuk turbin Kaplan untuk arah aksial.

Kemudian berikut adalah lampiran dari hasil simulasi CFD SOF dan Paraview oleh bang Abi pada simulasi Vertical Axis Wind Turbine (VWAT). Berdasarkan hasil simulasi terlihat aliran vortex setelah melewati airfoil, terlihat kecepatan dan tekanan udara.

Selanjutnya adalah Openmodelica digunakan dalam simulasi fluida, dimana dicontohkan melalui simulasi empty tanks yaitu perhitungan perpindahan aliran pipa dari suatu head tinggi ke head rendah.

Pada pertemuan hari ini Pak Dai juga memberikan arahan untuk mempelajari software OpenModelica, dimana mempelajari materi yang berkaitan dengan fluida atau empty tanks. Berikut adalah hasil pembelajaran yang dilakukan.

Berikut adalah hasil belajar dari penulis dengan menggunakan metode yang dicontohkan oleh Pak Dai yaitu empty tanks, dengan penulis merubah parameter untuk aliran nya yaitu ketinggian tank adalah 3.1 dan cross area 3. Kemudian merubah letak dari pipa dan posisi alirnya. Penulis membuat kembali model dengan dua tank untuk tank 1 dengan level 3 m dan tank 2 juga 3 m. Penulis melakukan simulasi dengan iterasi hingga 100 s untuk nantinya melihat perubahan dari kedua tank tersebut.

Kemudian berikut adalah hasil text view untuk perhitungan model yang digunakan. Terdapat 138 variabel dan equation juga 64 trivial equation. Terdapat juga variabel seperti level start, height, cross area, diameter pipe, panjang pipe, dan parameter lain. Penulis menggunakan referensi dari example untuk data pipe, kemudian penulis membuat dua simulasi untuk ketinggian tank yang berbeda. Simulasi pertama untuk ketinggian dengan level 1 m. dan untuk simulasi kedua dengan ketinggian tank 3 m.

Kemudian berikut adalah hasil simulasi berupa plotting dari variabel yang terdapat pada parameter model empty tank. Dari hasil simulasi yang dilakukan terlihat perubahan ketinggian dari tank 1 dan tank 2. Tank 1 memiliki penurunan ketinggian karena aliran fluida yaitu air mengalir melewati pipa menuju tank 2, hal ini dikarenakan perbedaan head dari tank 1 dan tank 2. Perubahan dimulai dari posisi start yaitu detik 0 s hingga pada tank 1 berubah level air menjadi 0 dan tank berubah level air menjadi 3 m pada kisaran detik ke 80 s. Kemudian sebagai perbandingan penulis mensimulasikan untuk empty tank dengan level tank 1 m, terlihat bahwa perubahan ketinggian dan penurulan level air hanya mendekati 40 s.

Berikut adalah link openmodelica dari file yang disimulasikan oleh penulis.

https://drive.google.com/drive/folders/1n3ls2rP2WyfaHKOhpYndbqrOFymyJuNA

Sekian Pembelajaran pada pertemuan kedua mata kuliah sistem fluida dari penulis, kurang lebihnya mohon maaf, terima kasih. Wassalamualaikum Wr. Wb.

Pertemuan Sistem Fluida 3 dan Tugas 3 : 26 November 2020

Assalamualaikum Wr. Wb. Pada hari ini Pak Dai memberikan penjelasan mengenai model sistem fluida, yaitu adalah memodelkan suatu sistem secara simplifikasi sehingga dari sebuah sistem aktual yang rinci dan detail atau karena skala yang besar sehingga menyulitkan untuk melakukan perhitungan secara langsung, maka dapat dilakukan dengan pemodelan. Contohnya seperti tempat yang tinggi, flow rate yang besar, dan beberapa contoh lain yang membuat pemodelan secara aktual sulit untuk dilakukan. Namun pemodelan dengan simplifikasi tentu tidak sama dengan kondisi aktual, tetapi keunggulannya kita dapat memodifikasi parameter dari suatu model sistem fluida sebagai bahan pembelajaran. Pemodelan dapat dilakukan dengan hukum - hukum fisika seperti hukum bernoulli dan lainnya, dan terdapat pemodelan dengan artificial intelligent berdasarkan data - data yang didapatkan untuk dilakukan pada software untuk perhitungan.

Kemudian pada pertemuan hari ini dilakukan simulasi oleh Pak Hariyotejo P. mengenai model sistem fluida yaitu two tanks. Dimana terdapat perbedaan volume dari duan tank, kemudian untuk simulasi adalah perbedaan level menyebabkan perbedaan tekanan dan menyebabkan perbedaan tekanan hidrostatis. Parameter yang digunakan adalah Tank 1: initial level = 0.9 m, T = 40°C Tank 2: initial level = 0.1 m, T = 20°C. Kemudian dari text view yang didapat digunakan sebagai parameter apa saja yang digunakan, dan kemudian check model dari data yang ada didapat 50 variabel dan 50 equation. Beriku adalah gambaran model yang terdapat pada percobaan two tanks.

Pada simulasi tersebut dilakukan iterasi selama 1.5 s, pada tools di openmodelica kita dapat merubah waktu simulasi untuk lebih cepat atau lebih lama tergantung kebutuhan terhadap waktu yang kita butuhkan. Simulasi dilakukan dengan integrasi, yaitu integrasi persamaan pada model terhadap waktunya. Jika dilakukan dibawah 1.5 s maka plotting dari grafik belum setimbang untuk kedua tank. Tetapi pada saat iterasi melewati 1.5 s, maka grafik plotting untuk kedua tank sudah setimbang. Berikut adalah hasil plotting untuk two tanks dan dilihat dari variabel level 1, level 2, dan v_flow.

Selanjutnya melihat parameter pada setiap sistem yang ada pada model seperti pada tank, yaitu terdapat beberapa variabel seperti.

- Atank

- Htank

- pAmbient

- Gravitasi

- To

- Level start/ Ketinggian awal

Pada komponen pipa terdapat beberapa variabel seperti.

- Geodetic height

- T pipe

- Simple friction : kondisi laminar dan aktual

Kasus selanjutnya adalah mengenai sistem fluida pada empty tanks. Pada simulasi yang dilakukan ini adalah berpindahnya aliran fluida berupa air dari suatu tank dengan level start 1 ke tank lain dengan level start 0. Kemudian check model untuk mengetahui variabel dan equation, dimana masing - masing adalah 138. Setelah itu mulai simulasi untuk mendapatkan hasil dari plotting. Berikut adalah model dari empty tanks, dimana terdapat dua tank dan berbedan head, kemudian level 1 yang memiliki head lebih tinggi dialirkan fluida darinya melewati pipe ke tank 2 yang memiliki head lebih kecil.

Kemudian hasil plotting didapatkan untuk model empty tank, dimana variabel yang diamati adalah perubahan dt atau waktu dari volume tank 1 dan tank 2 tepatnya level tank 1 dan level tank 2. Level tank 1 mengalami perubahan ketinggian terhapat waktu karena mengalirnya flow fluida ke tank 2, begitu pun sebaliknya level tank 2 meningkat terhadap perubahan waktu (dt). Perubahan waktu stabil pada simulasi tersebut yaitu saat mendekati detik 35 s. Kemudian diberikan arahan untuk mencoba mengurangi durasi waktu atau melebihkannya, untuk lebih memahami waktu perubahan waktu dengan kondisi stabil dari model. Berikut adalah hasil plotting model empty tanks.

Selanjutnya adalah diberikan penjelasan simulasi mengenai simple cooling, dimana pada awalnya terdapat ambient untuk tekanan, dan temperatur. Kemudian dialirkan menuju pump untuk mendorong fluida melewati pipe. Pada saat posisi di pipe, terdapat proses pendinginan, yaitu pada proses ini terdapat heat yang disalurkan terbagi ke thermal conductivity dan menuju ke convection. Sisi lain heat mengalir ke heat capacitor untuk di simpan panasnya. Pada tahap panas di convection dengan menggunakan hukum konveksi, dimana pipa dengan aliran yang bergerak dengan variabel kecepatan dan jenis aliran tertentu, berubah temperatur dan tekanannya. Sehingga akhirnya didapatkan temperatur baru dan tekanan baru pada ambient selanjutnya. Berikut adalah model simulasi untuk simple cooling.

---

Pada pertemuan hari ini Pak Hariyotejo memberikan exercise sebagai tugas untuk dikerjakan. Berikut adalah soal exercise yang diberikan.

Terbagi menjadi 2 model simulasi untuk heating system dan three tanks. Berikut adalah penjabaran untuk heating system.

Heating System

1. Deskripsi dan uraian berdasarkan bagan yang ada

Berdasarkan bagan yang digunakan dari simulasi model heating system digunakan beberapa part seperti tank, dimana untuk menyimpan dan mengalirkan fluida berupa air, kemudian part pompa sebagai sistem kerja untuk mengalirkan fluida menuju sensor flow rate, part lain adalah pipe yang dimana terdapat sistem heat exchanger untuk merubah suhu dari fluida, part lain berupa sensor pengukur suhu sehingg didaptkan perubahan dari To yang diamati, part selanjutnya adalah valve sebagai penghenti dan pembuka aliran fluida pada sistem, dan beberapa part terakhir seperti radiator, kemudian Tambient yang memasuki radiator, dan terdapat di output berupa sensor temperatur return sebagai hasil dari takhir yang diamati oleh penguji.

2. Prosedur analisa pemodelan

Pada analisa prosedur pemodelan, pada tahap ini part tank karena terdapat level fluida tertentu dan juga head, menyebabkan aliran fluida mengalir, pompa sebagai sistem kerja/ mesin kerja mengalirkan fluida memasuki sensor flow rate. Perubahan temperatur terjadi ketika fluida melewati heat exchanger dimana To pada fluida akan memiliki kenaikan temperatur dan akan terukur pada sensor yang ada pada part setelahnya. Fluida terus dialirkan oleh pipe hingga menuju ke radiator, pada radiator terdapat tambient yang mempemgaruhi fluida dan kemudian fluida masuk ke sensor temperatur return sebagai hasil takhir.

3. Analisa dan interpretasi hasil pemodelan

Analisa dari hasil model dimana didapatkan hasil untuk variabel yaitu 538 dan equation dengan jumlah sama yaitu 538. Trivial equation yang didapatkan adalah 304 dari permodelan yang digunakan. Parameter pada model terdapat pada Pmin dan Pmax pada simulasi, terdapat juga Tmin dan Tmax sebagai interval dalam pengujian yang diamati oleh penguji dari heating system. Parameter lain yang terdapat pada simulasi tersebut adalah perubahan energi dan perubahan entalpi dari pipe sebagai contohnya. Terjadi karena gesekan antara fluida dengan permukaan pipe akibat kekasaran surface pipe.

Parameter lain yang digunakan pada pipe adalah panjang pipe, sehingga memengaruhi hasil daya yang akan digunakan oleh pompa, diameter pipe yang akan memengaruhi debit fluida yang mengalir, viskositas dari fluida yang digunakan, dan jumlah bilangan Re dari fluida karena akan memengaruhi jenis aliran apa yang digunakan, seperti laminar atau turbulen.

4.Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan

Konsep dari hukum fisika yang digunakan pada percobaan simulasi ini terdapat pada analisa yang telah dijelaskan mengenai interpretasi model, dimana terdapat konversi energi, sebagai contoh energi berubah pada aliran fluida yang mengenai permukaan dari pipe maka karena gesekan aliran fluida berubah tekanannya dan energinya menjadi heat. Kemudian perubahan phasa pada saat fluida melewai heat exchanger dimana phasa liquid dapat berubang menjadi gas. Hukum lainnya seperti konversi massa dan konversi momentum yang berperan pada sistem model tersebut.

Kemudian hukum lain yaitu mengenai menentukan jenis aliran apa yang terjadi di aliran fluida apakah laminar atau turbulen, karena dalam heat transfer jenis aliran turbulen baik dalam merubah temperatur fluida. Kemudian viskositas juga berperan dalam mendapatkan bilangan Re dan tentunya jenis aliran nanti yang akan didapatkan dari fluida.

                                               Re = Inertia Force/Friction Force

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

Berikut adalah hasil pemodelan untuk heating system yang digunakan.

Berikut adalah syntax dari heating system sebelum melakukan simulasi dan hasil check model yang didapatkan.

Berikut adalah hasil salah satu plotting untuk variabel temperatur.

Three Tanks

1. Deskripsi dan uraian berdasarkan bagan yang ada

Pada deskripsi bagan untuk three tanks, seperti yang telah dilakukan pada latihan oleh Pak Hariyotejo, dimana terdapat tanks dengan level fluida tertentu, kemudian terdapat head yang berbeda, memiliki sambungan berupa pipe dari tank satu ke yang lain. Pada simulasi three tanks ini akan disimulasikan aliran fluida pada perubahan waktu berapa sehingga aliran fluida dan level dari tiap tank menjadi stabil untuk seterusnya.

2. Prosedur analisa pemodelan

Pada prosedur dalam menjalankan model three tanks tentunya hal yang harus dilakukan adalah mensetting parameter yang akan digunakan, seperti height, diameter, cross area, level fluida, dan beberapa parameter lain. Kemudian pada bagian pipe diatur mengenai diamter pipe sehingga ini akan mempengaruhi berapa lama perubahan waktu yang terjadi pada tank yang berbeda levelnya. Pada pipe juga dapat diatur mengenai kekasaran, belokan yang ada, karena dapat memngaruhi pressure drop. Kemudian sebelum melakukan simulasi tentunya harus mengecek model untuk mengetahui variabel dan equation harus sama.

3. Analisa dan interpretasi hasil pemodelan

Hasil pemodelan dari model three tanks mendapatkan variabel dengan jumlah 261 dan jumlah yang sama untuk equation adalah 261. Trivial equation sendiri berjumlah 107. Parameter yang digunakan dari percobaan ini adalah tekanan dari tiap tank, kemudian temperatur yang digunakan, specific entalphy dan terdapat juga massa molar.

Kemudian parameter dari part yang utama adalah pipe, dimana parameter - parameternya memainkan peranan dalam mengubah atau menvariasikan hasil output yang dihasilkan pada simulasi nantinya. Beberapa diantaranya adalah length, dimana akan memengaruhi cepat atau lambatnya perubahan level tank terhadap waktu, kemudian diameter yang memengaruhi debit fluida yang mengalir, kekasaran permukaan pipe yang akan memngaruhi jenis aliran apa yang akan terjadi dan memengaruhi bilangan Re juga nantinya. Sehingga output perubahan waktu dari perubahan level fluida akan menjadi stabil untuk 3 tanks yang akan digunakan pada akhirnya, sebagai hasil dari parameter - parameter yang digunakan.

4.Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan

Berdasarkan hukum fisika yang terdapat pada model tersebut dapat dilihat dari head yang ada pada tank sehingga mengalirkan fluida, maka menggunakan hukum tekanan hidrostatis.

                                                            Ph = ρgh

Keterangan :

Ph : Tekanan Hidrostatis (N/m^2)

ρ : Massa jenis (Kg/m^3)

g : Gravitasi (m/s^2)

h : ketinggian permukaan fluida (m)

Kemudian didalam pipa dapat terjadi pressure drop yang akan merubah tekanan dari aliran fluida, dengan berikut persamaannya.

                                                      ΔP = f.1/2.l/D.ρ.V^2  

ΔP = Pressure drop (perbedaan tekanan) (Pa)

l = Panjang pipa pengukuran tekanan (m)

D = diameter pipa (m)

ρ = Densitas fluida (kg/m^3)

V = Kecepatan aliran fluida (m/s)

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

Berikut adalah hasil dari model yang terdapat pada three tanks dengan parameter didalamnya.

Berikut adalah syntax yang digunakan dalam model tersebur dengan parameter dan hasil check model yang didapatkan sebelum simulasi digunakan.

Kemudian didapatkan hasil plotting untuk parameter variabel level tank 1, level tank 2, dan level tank 3. Dimana untuk hasil stabil dari aliran fluida pada perubahan level terhadap perubahan waktu didapatkan waktu yang mendekati 150 s dan kestabilan dari level fluida mendekati 4 m.

Sekian hasil dari exercise untuk dua percobaan yang diberikan Pak Hariyotejo oleh penulis, beserta materi yang diberikan pada pertemuan hari ini, kurang lebihnya mohon maaf, terima kasih. Wassalamualaikum Wr. Wb.

Pertemuan Sistem Fluida 4 dan Tugas 4 : 3 Desember 2020

Assalamualaikum Wr. Wb. pada pertemuan hari ini, materi diberikan oleh Pak Hariyotejo. Materi mengenai simulasi yang dilakukan di software Openmodelica. Simulasi dilakukan dengan menggunakan library dengan example berupa simulasi two tanks. Pada simulasi two tanks, tetapi berbeda dari pertemuan sebelumnya yang melakukan simulasi running langsung dari example, untuk pertemuan kali ini diajari untuk membuat sendiri simulasi berdasarkan referensi dari perhitungan, menginput sendiri untuk tools yang digunakan dimana pada simulasi two tanks menggunakan 2 tank dan 1 pipe. Kemudian dilakukan pembuatan alur dari outlet tank 1 ke inlet pipe kemudian dari outlet pipe ke inlet tank 2. Berikut gambaran model dari simulasi two tanks.

Kemudian dari model example two tanks, penulis membuat remodel dari model two tanks tersebut dengan membuat syntax baru di text view. Berdasarkan referensi example, untuk variabel tank 1 memiliki data yaitu Atank = 1 m2, To = 313.15 K, g = 10 m/s2, htank = 1 m, dan level = 0.9 m. Berikutnya untuk pipe sendiri memiliki parameter yaitu untuk To = 293.15, V_flowLaminar = 2, V_flowNominal = 4, dplaminar = 10 Pa, dan dpnominal = 30 Pa. Selanjutnya adalah tank 2 dengan parameter sebagai berikut. Atank = 1 m2, To = 293.15 K, g = 10 m/s2, htank = 1 m, dan level = 0.1 m.

Berikut adalah hasil dari simulasi yang dilakukan dengan parameter yang diamati adalah perubahan level tanks terhadap perubahan waktu (dt). Didapatkan bahwa perubahan volume air pada kedua tank mengalami nilai yang konstan dan stabil pada waktu 1.4 s.

Berikutnya Pak Hariyotejo memberikan penjelasan simulasi mengenai model example dari empty tank, dimana penulis membuat remodel dari example tersebut untuk disimulasikan kembali. Penulis memasukan variabel tank 1, pipe, dan tank 2. Tank 1 dibuat memiliki ketinggian yang lebih tinggi dari tank 2 dan karena perbedaan tinggi dan tekanan. Fluida berupa air mengalir melalui pipe dari tank 1 menuju tank 2.

Selanjutnya sebelum melakukan simulasi, penulis memasukan syntax sebagai model perhitungan yang akan disimulasikan. Berdasarkan referensi, tank 1 memiliki parameter yaitu untuk crossArea = 1, height = 1.1, level_start = 1, nPorts = 1. Kemudian untuk tank 2 yaitu crossArea = 1, height = 1.1, level_start = 1.0e-10, nPorts = 1. Selanjutnya untuk pipe yaitu diameter = 0.1, height_ab = -1, length = 1

Berikut adalah hasil plotting dari simulasi yang digunakan dengan parameter yang diamati adalah perubahan level dengan perubahan waktu. Didapatkan nilai konstan untuk perubahan level yaitu untuk tank 1 0 m, dan tank 2 1 m. Kemudian untuk waktu stabil adalah 34 s.

Materi berikutnya adalah simulasi mengenai konservasi massa dari suatu aliran fluida, untuk persamaan konservasi massa yang diketahui adalah sebagai berikut.

                                                          dm/dt = ṁin - ṁout

Keterangan :

dm : perunbahan massa

dt : perubahan waktu

ṁin : mass flow rate masuk

ṁout : mass flow rate keluar

Berikutnya adalah menggunakan syntax untuk perhitungan dan parameter yang digunakan, yaitu parameter SpecificHeatCapacity R=287, V= 1e-3 T= 293, m_flow_in= 1e-3, m_flow_out= 0.01e-3. Dengan persamaan yang digunakan sebagai berikut.

der(m) = m_flow_in- m_flow_out

P*V = m*R*T

Didapatkan hasil dari simulasi untuk di plortting pada grafik, dimana parameter yang diamati adalah perubahan massa (dm) terhadap waktu (dt), perubahan yang terlihat adalah massa awal 0.0012 menjadi 0.0022 dalam waktu 1 s.

---

Berikutnya adalah exercise yang diberikan oleh Pak Hariyotejo mengenai simulasi siklus kombinasi pembangkit daya. Berikut adalah model yang digunakan pada example di ThermoSysPro.

1. Analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem, dibuat skema analisisnya

• Berdasarkan analisa termodinamika, konservasi massa dan konservasi energi yang terjadi yaitu pada siklus Brayton,

Proses 1-2, Proses udara masuk akibat terhisap oleh kompresor. Udara dinaikan tekanannya. Udara ini yang nantinya akan digunakan untuk proses pembakaran pada ruang bakar. dengan naiknya tekanan udara, akan merubah nilai temperatur udara tersebut.

Proses 2-3, Proses ini adalah proses pembakaran di ruang bakar. Udara yang telah dikompresikan, dialirkan menuju ruang bakar, lalu bertemu dengan bahan bakar dan juga sumber panas, lalu terjadilah proses pembakaran gas. Sehingga timbulah gas panas dari proses ini. Pada diagram T-s, terlihat adanya kenaikan temperatur yang cukup tinggi.

Proses 3-4, Proses ini adalah proses ekspansi gas panas terhadap turbin melalui sudu-sudunya. Gas panas melakukan kerja terhadap turbin sehingga terjadilah perputaran. Apabila tersambung ke generator, maka generator pun akan ikut berputar dan bangkitlah energi listrik.

Proses 4-1, Secara teori, seharusnya gas panas yang telah digunakan masuk kembali ke kompresor sehingga nantinya akan kembali digunakan. Sehingga terjadilah sebuah siklus yang bernama Siklu brayton.

• Kemudian terdapat juga siklus Rankine,

Proses 1-2, Fluida kerja (misalnya air) dipompa dari tekanan rendah ke tekanan tinggi. Pada tahap ini fluida kerja berfase cair sehingga hanya membutuhkan energi yang relatif kecil untuk proses pemompaan.

Proses 2-3, Air bertekanan tinggi memasuki boiler untuk dipanaskan. Di sini air berubah fase menjadi uap jenuh. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan.

Proses 3-4, Uap jenuh berekspansi pada turbin sehingga menghasilkan kerja berupa putaran turbin. Proses ini menyebabkan penurunan temperatur dan tekanan uap, sehingga pada suhu turbin tingkat akhir kondensasi titik air mulai terjadi.

Proses 4-1, Uap basah memasuki kondenser dan didinginkan sehingga semua uap berubah menjadi fase cair.

• Pembangkit listrik tenaga uap mendapatkan panas masukannya dari gas buang suhu tinggi dari pembangkit listrik turbin gas. Dengan demikian, uap yang dihasilkan dapat digunakan untuk menggerakkan turbin uap.

---

2. Komponen yang digunakan beserta fungsi, serta penjelasan dari parameter yang digunakan

• Kondenser : Kondensor merupakan salah satu peralatan penting dalam sebuah proses di power plant khususnya pada sistem PLTU. Fungsi utama kondensor adalah suatu alat yang digunakan untuk mengkondensasikan uap hasil pembuangan ekstraksi turbin menjadi titik-titik air (air kondensat) dan uap yang terkondensasi menjadi air ditampung pada Hotwell. Parameter yang digunakan 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.

• Drum : Steam drum berfungsi sebagai tempat penampungan air panas serta tempat terbentuknya uap. Drum ini menampung uap jenuh (saturated steam) beserta air dengan perbandingan antara 50% air dan 50% uap. Parameter yang digunakan diameter, cross area, height.

• Generator : pada pembangkit fungsi utamanya adalah menghasilkan listrik dengan mengubah energi gerak menjadi listrik. Parameter yang digunakan adalah efisiensi.

• Heat Exchanger : fungsi utamanya adalah mengubah temperature dari fluida, baik menaikan temperature atau menurunkan temperature. Parameter yang digunakan seperti Exchanger length, Numver of segments, Pipe internal diameter, dan Number of pipes in parallel.

• Pipe : mengalirkan fluida dari outlet suatu komponen ke inlet komponen lain. Parameter yang digunakan seperti length, diameter, average fluid pressure.

• Pump : sebagai penggerak fluida dengan menaikan tekanan. Parameter yang digunakan coeff. Pump, mass flow rate, volume flow rate, dan Fluid average pressure.

• Steam turbine : untuk mengubah energi panas dari uap menjadi energi mekanik (putaran) sebagai penggerak generator untuk menghasilkan energi listrik. Parameter yang digunakan 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.

• Valve : alat yang digunakan untuk memberhentikan dan mengalirkan aliran fluida. Parameter yang digunakan max. CV, Fluid average pressure, dan Fluid specific enthalpy.

---

3. Medium fluida yang digunakan dan proses analisis perhitungan pemodelan

Pada fluida yang digunakan pada model tersebut yaitu gas(uap air) dan air, untuk uap sendiri digunakan pada steam turbin. Kemudian air didapatkan setelah memasuki proses pada kondenser untuk merubah uap air menjadi air. Medium berdasarkan model Combined Cycle Power Plant sendiri yaitu.

• Turbin Gas : berupa gas alam yang berubah menjadi fasa superheated dalam gas, sistem tersebut menghasilkan kerja kepada alternator.

• Turbin Uap : fluida berupa uap panas dan superheated gas, yang menghasilkan kerja dan dihubungkan ke alternator.

• Pompa Sentrifugal : Menggerakan fluida cair pada siklus combined cycle power plant, sistem tersebut membutuhkan kerja.

• Kompressor : mengubah temperatur dan tekanan pada fluida untuk dapat digunakan pada turbin yang membutuhkan fasa supercritical, sistem ini membutuhkan kerja.

Analisa perhitungan yang digunakan pada Combined Cycle Power Plant adalah sebagai berikut.

---

4. Penjelasan flow line pada warna hitam, merah, biru pada diagram

• Flowline warna hitam pada sistem Combined Cycle Power Plant di aplikasi OpenModelica, menunjukkan gerak alur gas pada sistem tersebut. Jalur gas tersebut adalah jalur masuk dan keluarnya gas pada turbin gas.

• Flowline warna biru pada sistem Combined Cycle Power Plant di aplikasi OpenModelica, menunjukkan gerak alur uap dengan temperatur yang rendah pada sistem.

• Flowline warna merah pada sistem Combined Cycle Power Plant di aplikasi OpenModelica, menunjukkan gerak alur uap dengan temperatur yang tinggi pada sistem.

Sekian materi pada pertemuan 4 dari penulis, kurang lebihnya mohon maaf, terima kasih. Wassalamualaikum Wr. Wb.

Pertemuan Sistem Fluida 5 : 10 Desember 2020

Assalamualaikum WR. Wb. Pada pertemuan kali ini Pak Hariyotejo memberikan materi kembali, yaitu mengenai example yang ada pada system library ThermoSysPro. Model yang diberikan contoh terdapat pada simple model yaitu compressor. Pada model tersebut dijelaskan mengenai apa dan bagaimana fungsi masing - masing dari alat yang digunakan. Pertama terdapat source PQ sebagai suatu fluida yang akan digunakan pada sistem. Kedua terdapat pipe yang mengalirkan fluida masuk dan keluar dari compressor. Ketiga Compressor, yaitu untuk mengkompresi tekanan dari fluida dan juga menyebabkan tekanan naik, temperatur naik, dan volume turun. Part terakhir yaitu sink, sebagai wadah untuk menampung hasil kompresi dari compressor yang sebelumnya dialirkan melalui pipa kembali.

Pada percobaan simulasi compressor tersebut, dilakukan pengecekan model untuk mengetahui apakah sudah balance antara variabel dan equation untuk model compressor yang digunakan. Hasilnya diketahui untuk variabel dan equation memiliki nilai sebesar 138. Setelah selesai melakukan check model dilakukan running untuk melihat hasil simulasi yang dilakukan pada compressor. Hasil yang didapatkan adalah perubahan tekanan untuk kondisi C1 dan C2 stabil terhadap waktu, hal ini menandakan bahwa sistem tersebut dalam keadaan steady state. Begitu pun variabel lain, dimana konstan untuk grafiknya terhadap waktu. Berikut adalah lampiran untuk model dan hasil simulasi yang dilakukan.

Berikutnya dalam memahami konsep example compressor tersebut, Pak Hariyotejo mengarahkan untuk mencoba membuat model tersebut secara mandiri dengan memasukan alat - alat yang digunakan dan parameter yang dibutuhkan, sesuai dengan referensi pada example compressor. Penulis menggunakan tools yang ada pada library ThermoSysPro untuk memasukan semua alat yang digunakan. Kemudian menarik alur senagai connector untuk inlet dan outlet dari setiap alat yang digunakan. Selanjutnya adalah memasukan parameter apa saja yang digunakan pada setiap alat yang digunakan.

1. Source PQ

Parameter yang digunakan adalah fluid pressure = 0.9999999 bar, mass flow = 1 kg/s, dan fluid spesific enthalpy = 3.e4 J/kg.

2. Pipe

Parameter yang digunakan adalah fluid tipe 2 = C3H3F5

3. Compressor

Parameter yang digunakan adalah inlet pressure = 100.000 Pa

4. Sink

Parameter yang digunakan adalah fluid specifi enthalpy = 100.000 J/kg

Berikutnya setelah memasukan semua parameter yang diperlukan pada simulasi, dilakukan check syntax pada text view untuk melihat parameter dan perhitungan yang digunakan, apakah sudah sesuai dengan referensi example atau belum. Berikutnya melakukan check model kembali dan melakukan simulasi.

Penulis mendapatkan hasil yang sama untuk plotting simulasi remodel, dimana variabel - variabelnya yang diamati konstan terhadap perubahan waktu, hal ini menunjukan kembali bahwa sistem tersebut telah dalam kondisi steady state.

Pada pertemuan hari ini juga dijelaskan mengenai example dari centrifugal pump, dimana terdapat alat yang digunakan adalah fluida yang digunakan, valve control, centrifugal pump, tank, dan beberapa alat lain. Berikut adalah model yang dicontohkan pada sistem centrifugal pump.

---

Penjelasan Tugas Besar

Berdasarkan model tersebut, menjadi gambaran untuk tugas besar dari mata kuliah sistem fluida yang diberikan hari ini. Dimana tugas besar tersebut membuat model dari penggunaa permodelan dan analisis suatu sistem pemipaan yang ada dalam suatu proses pengolahan bahan bakar, nanti didalam proses pengolahan bahan bakar itu terdapat bahan bakar yang dihasilkan dalam suatu proses reaksi didalam reaktor. Kemudian, didalam reaktor ada parameter seperti temperatur pembakaran, laju udara untuk pembakarannya, laju partikel katalis untuk membantu proses dan lain - lain. Masing-masing mahasiswa menganalisis hidrodinamik dengan sistem yang ada, dan nanti bisa dilakukan analisis dari struktur sistem tersebut seperti data-data pipa dan lain-lain. Juga ada sistem koneksi seperti elbow, fitting dan komponen valve contohnya. Setelah ini, mahasiswa diberikan tugas pada aliran kompressor ditambahkan komponen valve atau pipa-pipa nya di belokkan, ditambahkan elbow atau komponen lain. Pada tugas besar tersebut juga dilakukan perhitungan pada CFD SOF untuk mengetahui data seperti pressure drop yang terjadi atau data - data yang mendukung lain dari penggunaan valve pada sistem simulasi tugas besar yang dikerjakan.

Pertemuan Sistem Fluida 6 : 17 Desember 2020

Assalamualaikum Wr. Wb. Pertemuan hari ini dilakukan kelas besar, dimana materi yang diberikan adalah pemaparan dari narasumber oleh Pak Dr. Ir. Harun, beliau merupakan dosen di Institut Teknologi PLN, CEO di beberapa perusahaan mengenai pembangkit, serta berpengalaman selama 38 tahun di industri pembangkit listrik. Pendahuluan yang diberikan oleh beliau yaitu mengenai perkembangan pembangkit listrik pada awal tahun 1950, dimana 224 turbin gas telah beroperasi diseluruh dunia, 101 diantaranya untuk pembangkit listrik dan sisanya untuk aplikasi indsutri seperti penggerak tenaga dan pesawat. Kemudian untuk kapasitas daya yang dihasilkan waktu itu berkisar 27.000 KW.

Berikutnya Pak Dr. Ir. Harun menjelaskan mengenai beberapa tipe gas turbin yang diaplikasikan pada mesin penggerak pesawat, atau yang disebut combustion engine. Berikut beberapa konfigurasinya.

• Turbojet

• Turboprop

• Turboshaft

• Turbofan

• Afterburning Turbofan

Selanjutnya beliau menjelaskan perbedaan dari tipe turbin gas, yaitu.

• Heavy Duty

• Aeroderivative

Penjelasan dari presentasi yang diberikan salah satunya mengenai komponen - komponen yang terdapat pada turbin gas aeroderivative yaitu pressure cabin air compressor, pneumatic system air compressor, air inlets, stater motor, fuel lines to injectors, combustion chamber, main shaft connecting, tail one, jet pipe, turbin stator blade, dan impeller.

Berikunya beliau menjelaskan mengenai siklus Brayto pada turbin gas. Penjelasannya yaitu fresh air diarahkan ke kompressor, kemudian masuk ke tahap combustion. Pada tahap ini fresh air yang telah dicompress diberikan fuel dan dipanaskan, tujuan selanjutnya fluida digunakan untuk menggerakan turbin, turbin yang tersambung dengan shaft memberikan output berupa keluaran kerja. Berikutnya dijelaskan juga diagram dari P-v dan T-s pada siklus Brayto. Berikutnya Pak Dr. Ir. Harun memberikan gambaran perbedaan turbin ga dan combine cycle power plant di industri, berikut parameter yang digunakan.

• Brand

• Model

• Kapasitas

• Efisiensi

Berikunya adalah penjelasan mengenai kalkulasi performa gas turbin dan combine cycle power plant, kemudian siklus - siklus apa saja yang digunakan, desain dari gas turbin dan CCPP yang digunakan di industri secara umum, alur dalam proses kerja turbin gas dan CCPP, hingga output keluaran apa saja yang dihasilkan dari keduanya.

Tugas Besar Sistem Fluida

Assalamualaikum Wr. Wb. Berdasarkan penjelasan yang telah diberikan oleh Pak Dai dan Pak Hariyotejo mengenai tugas besat sistem fluida, dimana mahasiswa diarahkan untuk membuat sistem pemodelan fluida menggunakan software CFD dan openmodelica untuk menganalisa model, parameter, dan analisa perhitungan dari rancangan sistem fluida yang dibuat. Berikut pemaparan dari latr belakang, tujuan, metodologi, perencanaan waktu, dan progre hasil sementara yang penulis buat.

Latar Belakang :

Tugas besar yang diberikan ini memiliki gambaran bagaimana konsep - konsep dari model beberapa fluida yang telah dberikan dan dipelajari sebelumnya oleh mahasiswa dapat diterapkan langsung, tetapi dengan rancangan konsep, dan parameter yang ditentukan sendiri oleh mahasiswa. Kemudian mahasiswa dapat menganalisa output apa yang ditujukan dari desain sistem fluida yang digunakan, baik berdasarkan software openmodelica maupun CFD.

Berdasarkan pemaparan yang telah dijelaskan pada pertemuan sebelum - sebelumnya, sebagai gambaran untuk tugas besar ini sendiri sebagai contoh membuat sistem pembangkit untuk dimodelkan dan dianalisa apa saja part yang digunakan, parameter apa saja yang digunakan, hingga hasil apa yang ditujukan. Kemudian dapat pula dilakukan percobaan simulasi untuk parameter yang diubah - ubah sehingga hasil analisa dapat lebih detail dari rancangan yang dibuat.

Penulis dalam mengerjakan tugas besar mata kuliah sistem fluida berdasarkan hasil pencarian dan literatur yang dilakukan, mengambil model.l berupa tank penampung air yang dialirkan ke beberapa area tank lain melalui pipa - pipa dan junction. Beberapa variabel yang divariasikan berupa tinggi tank, luas area permukaan tank, diameter dari beberapa pipa yang berbeda, kemudian terdapat pressure drop dari pipa dan junction.

Tujuan :

Tujuan dari tugas besar dimaksudkan untuk model seperti apa yang ingin dianalisa, atau parameter apa yang di variasikan untuk dianalisa dari rancangan sistem fluida yang dilakukan mahasiswa. Berdasarkan hal tersebut mahasiswa dapat memiliki kompetensi baik dari merancang, memahami konsep parameter yang digunakan dengan kaitannya dengan part yang digunakan, hingga hasil simulasi untuk dianalisa.

Berdasarkan pemodelan yang telah ditetapkan pada latar belakang, didapatkan beberapa tujuan yang akan ditetapkan sebagai berikut.

• Mengetahui waktu yang dibutuhkan bagi aliran fluida untuk stabil

• Melakukan variasi parameter untuk dalam beberapa percobaan

• Mendapatkan data dan hasil analisa yang dilakukan dari simulasi

Metodologi :

metodologi yang dilakukan pada dasarnya mencari referensi model seperti apa yang akan disimulasikan dan dianalisa, kemudian dapat melakukan sketsa rancangan yang akan dibuat oleh mahasiswa, kemudian mengidentifikasi parameter yang diperlukan, hingga memodelkan do software openmodelica maupun CFD untuk di simulasikan, dan diakhiri dengan output yang didapatkan beserta penjelasan.

Kemudian untuk lebih detailnya sebagai berikut,

1. Menentukan model yang akan digunakan untuk simulasi

2. mengetahui part apa saja yang digunakan, juga parameter yang digunakan

3. Melakukan percobaan model di software openmodelica dan melakukan percobaan perubahan parameter yang digunakan

4. Melakukan simulasi terhadap model

5. Hasil dari simulasi digunakan sebagai analisa dari variabel yang diamati untuk diambil kesimpulan

Perencanaan Waktu :

Berdasarkan beberapa tahap yang akan dilakukan dibagian metodologi sebelumnya, perencanaan waktu dapat dilakukan seperti berikut.

- Tanggal 25 - 27 : Mencari referensi dan mulai membuat sketsa untuk model yang digunakan

- Tanggal 28 - 30 : Finalisasi model dan melakukan identifikasi parameter

- Tanggal 31 - 2 : Finalisasi parameter dan melakukan percobaan di openmodelica maupun CFD

- Tanggal 2 - 5 : Finalisasi model, menvariasikan data untuk dianalisa, dan mendapatkan lampiran untuk penjelasan tugas besar secara keseluruhan. Seperti model yang digunakan, parameter apa saja yang digunakan, hingga hasil simulasi.

- Tanggal 6 - 7 : Menyelesaikan pembahasan tugas besar.

Hasil Pemodelan dan Analisa :

Hasil yang didapatkan yaitu telah mendapatkan power plant dari siklus Brayton yang digunakan, sebagai berikut.

Kemudian telah menentukan beberapa part yang akan digunakan dalam pemodelan sebagai berikut.

• Fluid (water liquid), sebagai fluida yang digunakan pada sistem yang digunakan.

       Parameter : temperature, pressure

• Tank, untuk menaikan tekanan dan temperatur dari udara sebelum memasuki combustion chamber

       Parameter : Height, diameter, pressure, inlet, outlet 

• Pipe, sebagai penghubung dari tools untuk mengalirkan fluida

       Parameter : diameter, length, temperature

• Junction, sebagai tools untuk mengalirkan fluida pada beberapa tempat sesuai design dari junction

       Parameter : diameter, pressure

• System, sebagai tools yang mengatur sistem yang digunakan

berikut pemodelan yang telah dibuat mengenai distribusi aliran pada beberapa tank,

1. Pemodelan distribusi aliran fluida pada beberapa tanks

Pemodelan distribusi aliran fluida pada beberapa tank

2. Hasil check fluida pada sistem

Hasil check model dari sistem yang digunakan

3. Parameter - parameter yang digunakan pada sistem

Parameter tank yang dialirkan fluida

Parameter system pada meodel yang digunakan

Parameter pipe dalam mengalirkan fluida

Parameter tank yang mengalirkan fluida

Kemudian berikut adalah hasil simulasi yang didapatkan untuk tank yang dialiri fluida berdasarkan height yang didapatkan,

Kesimpulan

Setelah dilakukan simulasi, berdasarkan distribusi aliran fluida berupa air dari 3 tank dimana perbedaan pressure dan height membuat air mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Pada pemodelan terdapat 2 tank yang menjadi penerima dari distribusi tank. Pada 3 tank yang menjadi bagian pendistribusi digunakan height sebesar 12 m, dan level start perubahannya adalah 2. Kemudian untuk 2 tank lain yang menjadi penerima menggunakan height 12 m dan level start 4.

Pada proses yang dilakukan, pipe menggunakan beberapa variabel ukuran, dimana untuk mengetahui pressure drop yang terjadi selama proses distribusi fluida. Kemudian terdaoat juga jucntion sebagai penghubung untuk 3 aliran fluida, dimana juga terdapat diameter yang digunakan dan pressure drop yang terjadi. Persamaan pressure drop sebagai berikut.

                                                     ΔP = f.1/2.l/D.ρ.V^2  

                                                           f = 64/Re

                                                        ΔP = λ l/2D ρV^2

Keterangan :

ΔP = Pressure drop (perbedaan tekanan) (Pa)

l = Panjang pipa pengukuran tekanan (m)

D = diameter pipa (m)

ρ = Densitas fluida (kg/m^3)

V = Kecepatan aliran fluida (m/s)

Berdasarkan simulasi dari model yang digunakan, terdapat perubahan volume dari level tank pada 3 distributor tank kepada 2 tank penerima, dengan demikian pada t tertentu didapatkan hasil yang stabil pada setiap tank. Pada proses pressure drop juga terjadi gesekan antara fluida dengan permukaan pipe maupun junction. Kemudian panjang pipa juga akan mempengaruhi besar dari pressure aliram fluida.

Sehingga dalam pemodelan dapat diketahui pressure yang digunakan untuk mengalirkan fluida pada beberapa tank penerima, kemudian dalam meningkatkan pressure yang terjadi akibat pipe, junction, dan juga length, dapat dilakukan penambahan pump sebagai peningkatan pressure dari aliran fluida.

Referensi

https://build.openmodelica.org/Documentation/Modelica.Fluid.html

https://www.maplesoft.com/documentation_center/online_manuals/modelica/Modelica_Fluid_Examples_Tanks.html

https://www.engineersedge.com/fluid_flow/pressure_drop/pressure_drop.htm

Terima kasih atas perhatiannya, mohon maaf apabila ada kekurangan, sekian. Wassalamualaikum Wr.Wb

Sistem Fluida : Pneumatik dan Hidrolik

Assalamualaikum Wr. Wb. pada pembahasan materi ini yaitu mengenai sistem pneumatik dan hidrolik, dimana sebelumnya telah disampaikan oleh Pak Dai untuk memahami dan mencoba memodelkan sistem pneumatik dan hidrolik pada openmodelica. Berikut pembahasan materi terkait materi tersebut.

Sistem Pneumatik

Sistem pneumatik adalah sistem yang menggunakan udara terkompresi untuk melakukan kerja. Sistem ini menangkap udara, mengangkutnya di sekitar sirkuit, dan mengalirkan output yang ditentukan dengan energi yang dihasilkan. Ini ada di mesin manual dan otomatis, dan di dalam konstruksi atau industri pertambangan. Singkatnya, mesin pneumatik memiliki banyak aplikasi. Aplikasi sistem ini menggunakan tenaga fluida — dalam hal ini penggunaan media gas di bawah tekanan untuk menghasilkan, mengirimkan dan mengontrol tenaga; biasanya menggunakan gas terkompresi seperti udara pada tekanan 60 hingga 120 pon per inci persegi (PSI).

Berikut beberapa komponen yang digunakan pada sistem pneumatik :

• Kompresor udara, biasanya berfungsi berdasarkan motor atau mesin yang digerakkan. Perangkat mengubah energi mekanik yang disediakan oleh penggerak utama ini menjadi energi potensial yang ada di udara terkompresi.

• Tangki Udara Terkompresi, menyimpan udara dengan tank dari hasil kompresi udara.

• Air Service Units, Modul FRL, seperti yang sering dikenal, umumnya dipasang setelah kompresor di sirkuit pneumatik. Komponen ini dirancang untuk menghilangkan partikel debu dan kelembapan serta kelembaban sekaligus memberikan pelumasan, yang dapat membantu menjaga alat penggerak udara terkompresi yang digunakan tetap bergerak dengan baik bahkan jika mulai sedikit haus akan minyak.

• Pneumatic Pipes, Pipa udara diperlukan untuk mengirimkan udara bertekanan dari kompresor atau tangki penyimpanan ke hampir semua jenis perangkat lain yang mungkin dipasang ke sirkuit pneumatik.

• Valves, katup digunakan untuk mengontrol aliran arah udara melalui suatu sirkuit. Pada dasarnya, ada dua jenis katup. Pengontrol arah adalah padanan pneumatik dari sakelar, dan oleh karena itu, biasanya digunakan untuk mengontrol berbagai jenis aktuator.

• Actuators, aktuator mengalami gerakan linier, berputar atau bolak-balik. Terdapat dua silinder di aktuator, yaitu Silinder kerja tunggal memiliki satu titik masuk untuk udara terkompresi dan pegas yang berlawanan di sisi lain. Kemudian, Silinder kerja pengganda, di sisi lain, memiliki dua saluran masuk udara terpisah untuk udara terkompresi. Ini terletak di kedua ujung ruangan.

Kemudian terdapat beberapa persamaan yang digunakan dalam sistem pneumatik seperti gaya dan tekanan, kemudian persaman untuk parameter yang digunakan.

Pressure, P = F/A

Area (sq ins) = π x r²

Pressure (psi) = force (lbs) / area (in²)

Cylinder Volume (head end) = piston area (in²) x stroke (ins)

Compression Ratio = (psig + 14.7) / 14.7

Peak Air Flow (Q) = volume / time x compression ratio

Water Weight (lbs) = gallons x 8.3453

Sistem Hidrolik

Sistem hidrolik adalah teknologi penggerak di mana fluida digunakan untuk memindahkan energi dari mis. motor listrik ke aktuator, seperti silinder hidrolik. Fluida secara teoritis tidak dapat dimampatkan dan jalur fluida dapat fleksibel dengan cara yang sama seperti kabel listrik. Sistem hidraulik terutama digunakan di mana kepadatan daya tinggi diperlukan atau kebutuhan beban terjadi dengan cepat. Hal ini terutama terjadi pada semua jenis peralatan bergerak seperti ekskavator dan sistem industri seperti mesin press. Pada turbin angin, hidraulik digunakan untuk kontrol pitch dan rem. Dalam beberapa kasus, sistem bantu yang berbeda seperti palka dan derek juga didukung oleh sistem hidrolik.

Alasan utama penggunaan hidraulik adalah kepadatan daya yang tinggi dan kedua kesederhanaan yang berasal dari penggunaan beberapa komponen untuk mewujudkan mesin yang kompleks dan bergerak cepat dengan tingkat keamanan yang tinggi.

Berikut beberapa komponen yang digunakan pada sistem hidrolik beserta fungsinya :

• Reservoir, tujuan dari reservoir hidrolik adalah untuk menahan volume fluida, mentransfer panas dari sistem, memungkinkan kontaminan padat mengendap dan memfasilitasi pelepasan udara dan kelembaban dari fluida.

• Pump, pompa hidrolik mentransmisikan energi mekanik menjadi energi hidrolik. Hal ini dilakukan oleh pergerakan fluida yang merupakan media transmisi. Ada beberapa jenis pompa hidrolik diantaranya gir, vane dan piston. Semua pompa ini memiliki subtipe berbeda yang ditujukan untuk aplikasi khusus seperti pompa piston sumbu bengkok atau pompa baling-baling kapasitas variabel. Semua pompa hidrolik bekerja dengan prinsip yang sama, yaitu memindahkan volume fluida terhadap beban atau tekanan yang resisten.

• Valves,katup hidrolik digunakan dalam sistem untuk memulai, menghentikan dan mengarahkan aliran fluida. Katup hidrolik terdiri dari poppet atau gulungan dan dapat digerakkan dengan alat pneumatik, hidrolik, listrik, manual atau mekanis.

• Actuators, aktuator hidrolik adalah hasil akhir dari hukum Pascal. Di sinilah energi hidrolik diubah kembali menjadi energi mekanik. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan silinder hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja linier, atau motor hidrolik yang mengubah energi hidrolik menjadi gerak dan kerja berputar. Seperti pompa hidrolik, silinder hidrolik dan motor hidrolik memiliki beberapa subtipe berbeda, masing-masing ditujukan untuk aplikasi desain tertentu.

Kemudian untuk sistem hidrolik juga menggunakan persamaan fisika dalam sistem yang digunakan dan juga parameternya, berikut beberapa persamaan pada sistem hidrolik.

Pressure (psi) = force (lbs) / area (in²)

Fluid Power Horsepower (hp) = pressure (psi) x pump flow (gpm) / 1,714

Torque (ft lbs) = horsepower (hp) x 5,252 / speed (rpm)

Piston Cylinder Area (in²) = diameter squared x .7854

Cylinder Force (lbs) = pressure (psi) x area (in²)

Pump Outlet Flow (gpm) = pump speed (rpm) x pump displacement (cu ins/rev) / 231

Motor Torque (in lbs) = pressure (psi) x motor displacement (cu ins/rev) / 6.28

dan beberapa peramaan lain yang digunakan pada sistem hidrolik.

Ujian Akhir Semester - Sistem Fluida

Assalamualaikum Wr. Wb. pada pembahasan kali ini, penulis melampirkan jawaban hasil UAS sistem fluida yang telah dikerjakan sebagai berikut.

Hasil Jawaban No. 1

Hasil Jawaban No. 2

Hasil Jawaban No. 3

Hasil Jawaban No. 4