Valve-Muhammad Sulthan Azizy Hardijanto

بِسْمِ اللّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْ

السَّلاَمُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُهُ

BIODATA DIRI

Nama : Muhammad Sulthan Azizy Hardijanto

NPM : 1806233392

Fakultas/ Jurusan : Teknik/ Teknik Mesin

Tempat dan Tanggal Lahir : Surabaya, 6 Januari 2001

Pertemuan 1

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.

Pertemuan 2

Assalamualaikum wr. wb.

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

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

Pertemuan 3

Assalamualaikum wr. wb.

Pada pertemuan ketiga ini, Pak Dai membuka diskusi kepada mahasiswa kelas Sistem Fluida 03 tentang definisi dari pemodelan sistem fluida. 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.

Model tersebut dibagi 2 jenis.

Model Fisik : membuat model secara langsung

Model Virtual : membuat pemodelan secara komputasi atau menggunakan komputer

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 Pak Hariyo juga melakukan simulasi untuk Simple Cooling.

Tugas 3

Pada tugas ini, saya diminta untuk menganalisis mengenai 2 simulasi, yaitu HeatingSystem dan ThreeTanks.

1. Deskripsi/Uraian fisik

Komponen yang ada didalam sistem tersebut adalah pompa, valve, combustion, sensor, pipa, tangki, heater, burner, radiator, wall

Sistem ini bertujuan untuk memanaskan sistem fluida, dan dari komponen-komponen ini memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang kita inginkan

Dari simulasi ThreeTanks diatas, dapat dilihat bahwa ada 3 tanki yang berbeda posisi penempatan, area, dan juga ketinggian dari penempatan tanki yang mengakibatkan perbedaan ketinggian fluida didalam ketiga tanki yang ada.

2. Prosedur Analisa pemodelan

Prosedurnya adalah yang pertama membuka OpenModelica, lalu membuka library, dan membuka heating system didalam fluid, lalu kita bisa melihat sistem yang ada di dalam openmodelica, lalu melakukan pengecekan dan jika setelah di cek semua sudah benar, bisa melakukan simulasi dan dapat menghasilkan hasil berupa variabel-variabel yang diinginkan dalam kodingan yang kita masukkan dan juga bisa menimbulkan grafik yang ingin kita lihat, jika ingin mengganti hasil yang ada, kita bisa mengganti area-area ataupun penempatan yang ada.

2.1. Heating System

Pada heating system ini, kita dapat menganalisa pemodelan ini dari variabel-variabel yang ada, dari komponen yang disebutkan diatas bisa dianalisis dengan menggunakan tipe-tipe dari komponen yang berbeda untuk mendapat hasil simulasi yang berbeda juga dan dapat dianalisa

2.2. ThreeTanks

Pada ThreeTanks, Tekanan hidrostatis menjadi acuan dari analisis di dalam sistem ini. Tetapi kita juga bisa mengganti area dan pemosisisan di sistem tersebut untuk menganalisis hasil dari simulasi yang dilakukan.

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan

Dari volume tanki 1 yaitu 8 meter kubik, dan kepala tanki 2 dan 3 yaitu 3 meter kubik, untuk volume fluida dari tanki tersebut untuk tanki 1 yaitu 3.67 meter kubik, tanki 2 dan 3 yaitu 6.67 meter kubik dikarenakan perbedaan height dan pada pipes.

4. Hukum-Hukum Fisika

Hukum II Newton, Heat Transfer

5. Hasil-hasil Simulasi

Hasil simulasi dari heating system

Hasil simulasi dari Three Tanks

Pertemuan 4

Assalamualaikum wr. wb.

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

Pipa dari library

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

Assalamualaikum wr.wb.

Pada pertemuan kali ini, kami mempelajari Permodelan Sistem Fluida yang diampu oleh bapak Hariyotejo,mengenai tes kompresor yang berada pada example di open modelica. Caranya adalah dengan membuka system libraries dan memilih thermosyspro. Lalu, dipilih example, simple example, dan test compressor. Pak Haryo juga menjelaskan hal-hal terkait komponen pada diagram yang ada di text view. Pak Haryo juga menjelaskan parameter yang ada. Seperti pada kompresor yang mempunyai parameter faktor kompresor, adanya power loses karena gaya gesek, serta efisiensi isentropik. Untuk remodel, kami dihimbau untuk membuat class baru yang memasukkan komponen-komponen seperti yang ada di example thermosyspro. Komponen tersebut terdapat di libraries dan di drag kedalam sistem yang akan kita buat. Setelah itu, dihubungkan antar komponen dan melakukan check model untuk memastikan apakah sama dengan example nya. Jika sama, maka bisa dilakukan simulais untuk memastikan kembali. Pada sesi ahir perkuliahan Pak Dai memberikan kita tugas besar yaitu menganalisis suatu perpipaan, yang dianalisis adalah bahan bakar, dessin dan hidrodinamik dari sistem tersebut.

Pertemuan 6

Assalamualaikum wr.wb.

Saat sesi pemaparan oleh Pak Harun dimulai, beliau memaparkan menganai secara garis umum tentang sistem permesinan fluida dan mesin fluida turbin gas/uap itu sendiri. Kemudian beliau melanjutkan sesi kelasnya dengan penjelasan tentang cakupan kerja dari perusahaan beloau, yakni PT. Indopower Internasional. Pak Harun menjelaskan mulai dari, garis besar combined cycle power plant (CCPP), grafik terkait (seperti grafik T vs h), pemetaan situs CCPP, gambaran sistem perpipaan, dan cogeneration-nya.

Tugas Besar

Assalamualaikum wr.wb.

Latar Belakang

Dari pertemuan awal saya mempelajari sistem fluida dengan Pak Dai, saya banyak menggunakan software OpenModelica yang sangat membantu saya dalam memahami konsep-konsep yang ada dalam sistem fluida ini, disini saya akan menggunakan OpenModelica untuk menganalisis sistem fluida yang ada pada Heating System.

Tujuan

1. Dapat memahami Heating System dalam Water Heater

2. Mampu membuat pemodelan Water Heater di OpenModelica

3. Mampu memahami parameter-parameter yang ada dan mengubahnya sesuai kebutuhan analisis

4. Mendapat Hasil akhir dari simulasi

Metodologi

1. Saya akan mempelajari terlebih dahulu model nyata atau flow diagram dari water heating system

2. Membuat model system di OpenModelica

3. Lalu saya menginput atau merubah parameter yang ada di dalam sistem ini

4. Simulasi

5. Jika terdapat error pada saat ingin simulasi atau pada saat tahap pengecekan, saya akan merubah parameter atau codingan yang ada

6. Jika tidak ada error, saya akan mendapatkan output yang saya inginkan

Pembuatan Model dan Simulasi

Berikut merupakan pemodelan yang saya lakukan berikut juga dengan codingnya

model Tubes_Sulthan
replaceable package Medium =
     Modelica.Media.CompressibleLiquids.LinearWater_pT_Ambient
    constrainedby Modelica.Media.Interfaces.PartialMedium;
 Modelica.Fluid.Vessels.OpenTank Reservoir(
   redeclare package Medium = Medium,
   crossArea=0.01,
   height=2,
   level_start=1,
   nPorts=2,
   massDynamics=Modelica.Fluid.Types.Dynamics.FixedInitial,
   use_HeatTransfer=true,
   portsData={Modelica.Fluid.Vessels.BaseClasses.VesselPortsData(diameter=
       0.01),Modelica.Fluid.Vessels.BaseClasses.VesselPortsData(diameter=
       0.01)},
   redeclare model HeatTransfer =
       Modelica.Fluid.Vessels.BaseClasses.HeatTransfer.IdealHeatTransfer (k=10),
   ports(each p(start=1.1e5)),
   T_start=Modelica.SIunits.Conversions.from_degC(20))  annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {-1, 67}, extent = {{-21, -21}, {21, 21}}, rotation = 0)));
 Modelica.Fluid.Machines.ControlledPump Pompa(
   redeclare package Medium = Medium,
   N_nominal=1500,
   use_T_start=true,
   T_start=Modelica.SIunits.Conversions.from_degC(40),
   m_flow_start=0.01,
   m_flow_nominal=0.01,
   control_m_flow=false,
   allowFlowReversal=false,
   p_a_start=110000,
   p_b_start=130000,
   p_a_nominal=110000,
   p_b_nominal=130000) annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {-66, 4}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = -90)));
 Modelica.Fluid.Pipes.DynamicPipe Heater(
   redeclare package Medium = Medium,
   redeclare model HeatTransfer =
       Modelica.Fluid.Pipes.BaseClasses.HeatTransfer.IdealFlowHeatTransfer,
   redeclare model FlowModel =
       Modelica.Fluid.Pipes.BaseClasses.FlowModels.DetailedPipeFlow,
   T_start=Modelica.SIunits.Conversions.from_degC(50),
   diameter=0.01,
   length=2,
   modelStructure=Modelica.Fluid.Types.ModelStructure.a_v_b,
   nNodes=1,
   p_a_start=130000,
   use_HeatTransfer=true,
   use_T_start=true) annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {-66, -44}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = -90)));
 Modelica.Thermal.HeatTransfer.Sources.FixedHeatFlow Burner(
                                                    Q_flow=1.6e3,
   T_ref= 293.15,
   alpha=-0.5) annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {-44, -30}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = -90)));
 Modelica.Fluid.Sensors.Temperature Sensor_Temperature(redeclare package Medium
     = Medium) annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {-34, -64}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
 Modelica.Blocks.Interfaces.RealOutput Temperature annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {-14, -64}, extent = {{-6, -6}, {6, 6}}, rotation = 0), iconTransformation(origin = {32, -62}, 
extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
 Modelica.Fluid.Vessels.OpenTank Tanki_Mandi(
   redeclare package Medium = Medium,
   redeclare model HeatTransfer =
       Modelica.Fluid.Vessels.BaseClasses.HeatTransfer.IdealHeatTransfer (k=10),
   crossArea= 0.0001,
   height=2,
   level_start=1,
   massDynamics=Modelica.Fluid.Types.Dynamics.FixedInitial,
   nPorts=2,
   ports(each p(start = 1.1e5)),
   portsData={Modelica.Fluid.Vessels.BaseClasses.VesselPortsData(diameter=
       0.01),Modelica.Fluid.Vessels.BaseClasses.VesselPortsData(diameter=
       0.01)},
   use_HeatTransfer=true)  annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {63, -67}, extent = {{-15, -15}, {15, 15}}, rotation = 0)));
equation
 connect(Reservoir.ports[1], Pompa.port_a) annotation(
   Line(points = {{0, 46}, {-2, 46}, {-2, 22}, {-66, 22}, {-66, 14}, {-66, 14}}, color = {0, 127, 255}));
 connect(Pompa.port_b, Heater.port_a) annotation(
   Line(points = {{-66, -6}, {-66, -34}}, color = {0, 127, 255}));
 connect(Heater.heatPorts[1], Burner.port) annotation(
   Line(points = {{-62, -44}, {-44, -44}, {-44, -40}, {-44, -40}}, color = {191, 0, 0}));
 connect(Heater.port_b, Sensor_Temperature.port) annotation(
   Line(points = {{-66, -54}, {-66, -54}, {-66, -82}, {-34, -82}, {-34, -74}, {-34, -74}}, color = {0, 127, 255}));
 connect(Heater.port_b, Tanki_Mandi.ports[1]) annotation(
   Line(points = {{-66, -54}, {-66, -82}, {63, -82}}, color = {0, 127, 255}));
 connect(Sensor_Temperature.T, Temperature) annotation(
   Line(points = {{-26, -64}, {-18, -64}, {-18, -64}, {-14, -64}}, color = {0, 0, 127}));

annotation(
   uses(Modelica(version = "3.2.3")));
end Tubes_Sulthan;

Lalu, saya mensimulasikan pemodelan yang telah saya buat dan mendapatkan temperature akhir pada tanki untuk mandi sebesar 301 K atau 28 derajat Celcius yang pada reservoir, temperature fluida yang berada di reservoir sebesar 18.523 derajat Celcius. Disini saya berniat untuk menaikkan temperature pada tanki akhir untuk digunakan untuk kebutuhan mandi sehari-sehari