Febry Panrita

Introduction

Assalammulaikum, Perkenalkan saya Febry Panrita sebagai mahasiswa Teknik Perkapalan Universitas Indonesia tahun 2021

Resume Perkuliahan 26/05/2023

Pertemuan pertama tanggal 26/05, Pak DAI menjelaskan kepada mahasiswa bagaimana cara mengejar yang beliau sisipkan pada kita yaitu melalui Consiousness atau kesadaran diri kita sendiri. Sebelum mencari dari penyelesaian masalah, kita sebagai mahasiswa harus paham apa itu Consiousness agar dapat penyelesaian atau solusi yang lebih baik dan mempertimbangkan dari segala arah sudut pandang terhadap masalah tersebut. Hal ini Pak DAI contohkan pada study case yaitu berupa soal operasi matematika. Kita sebelumnnya beranggapan bahwa sebuah operasi/masalah matematika pasti akan memiliki solusis atau penyelesaian nilai yang eksak atau pasti, namun pada study case tersebut memberikan hasil yang tidak pasti. Pada pertemuan pada tanggal 26/05 juga Pak DAI menugaskan untuk membuat tabung hidrogen dengan volume 1 liter bertekanan 8 bar yang mana kita harus membuatnya dengan maksimal budget sebesar Rp 500.000. Pada akhir kelas Pak DAI juga menekankan kepada kita sebagai mahasiswa untuk ikut kelas tidak hanya menitipkan absen, karena dengan ikut perkuliahan kita sebagai mahasiswa dapat manfaat yang membuat kita semakin berubah untuk masa depan.

Design and Optimization of Pressurized Hydrogen Storage System

A Pressurized Hydrogen System refers to a system that stores hydrogen gas under high pressure. It is a method of storing and transporting hydrogen in its gaseous form, usually compressed to achieve a higher energy density.

Specification

- Volume    : 1 L
- Pressure  : 8 Bar
- Cost      : Rp 500.000

Designing a hydrogen systems involves several considerations to ensure its safety and efficient. Iam using chatGPT to know the step to make hydrogen systems. So here are the step that we have to follow :

Determine the Capacity and Size

Decide how much hydrogen you want to store in the tank. This capacity will affect the size and dimensions of the tank. Also, consider the energy requirements that the hydrogen will provide. In this case, the tank has to be 1-Liter Sized.

Select Tank Material

Hydrogen tanks are typically made from materials that are strong and capable of withstanding high pressures. Common materials used include alloy steel or carbon fiber reinforced with epoxy resin. Make sure the selected material has sufficient resistance to hydrogen corrosion.

Determine Working Pressure

Hydrogen can be stored in tanks either in compressed form or as a liquid. For compression storage, determine the working pressure based on your application needs. Higher working pressures require tanks with thicker and stronger walls.

Design Tank Structure

Hydrogen tanks usually have a cylindrical design with end caps. In the design, consider structural strength, tank mass, and thermal performance to avoid leaks or structural failures.

Consider Safety Systems

Safety is a critical aspect of hydrogen tank design. Ensure that the tank is equipped with pressure relief valves, and other necessary safety features to reduce the risk of hazards or accidents.

Cost Optimization

Minimize costs by considering factors such as material selection, manufacturing processes, and economies of scale because in this case the maximum cost to spend is Rp 500.000. Explore different manufacturing techniques, such as filament winding or automated fiber placement, to optimize production costs.

Test and Validation

Once the design is complete, conduct testing and validation to ensure the tank meets the required standards and safety regulations. Pressure tests, leak tests, and strength tests are some examples of tests that can be performed.

Pressurized Hydrogen Storage Optimization

Pada tugas kali ini saya menggunakan codingan untuk mengoptimasi pembuatan tangki hidrogen dengan maksimal budget sebesar Rp 500.000 yang berkapasistas 1 liter dengan pressure 8 bar

Perhitungan Dimensi Tangki

import math
from scipy.optimize import minimize

def hitung_volume(diameter, tinggi):
    jari_jari = diameter / 2
    volume = math.pi * jari_jari**2 * tinggi
    return volume

def fungsi_objektif(dimensi):
    diameter, tinggi = dimensi
    return abs(hitung_volume(diameter, tinggi) - 1000)

# Inisialisasi dimensi awal
x0 = [1, 1]  # Tebakan awal untuk diameter dan tinggi

# Batasan dimensi
batasan_dimensi = [(0, None), (0, None)]  # Batasan diameter dan tinggi: non-negatif

# Optimisasi untuk mencari dimensi optimal
solusi = minimize(fungsi_objektif, x0, bounds=batasan_dimensi)

# Ekstraksi dimensi optimal
diameter_optimal, tinggi_optimal = solusi.x

print("Dimensi optimal untuk volume 1000 cm^3:")
print("Jari-jari:", diameter_optimal / 2, "cm")
print("Tinggi:", tinggi_optimal, "cm")

Hasil running pada code diatas didapatkan hasil sebagai berikut ini,

Dapat dilihat bahwa jari-jari optimal untuk pembuatan tabung hidrogen dengan kapasitas 1 liter yaitu sebesar 6.061703824049316 cm dan untuk tingginya sendiri sebesar 8.662848142088107 cm.

Perhitungan Luas Permukaan

import math

def calculate_surface_area(diameter, tinggi):
    r = diameter / 2
    luas_lingkaran = math.pi * r**2
    luas_selimut = 2 * math.pi * r * tinggi
    luas_permukaan = 2 * luas_lingkaran + luas_selimut
    return luas_permukaan

diameter = 12.123407648098  # cm
tinggi = 8.662848142088107  # cm
 
luas_permukaan = calculate_surface_area(diameter, tinggi)

print("Luas Permukaan Tabung:", luas_permukaan, "cm^2")

Hasil dari running code diatas didapatkan luas permukaan tangki sebesar 560.81 cm^2.

Pemilihan Material

Pada kali ini saya menggunakan bahan Stainless Steel 304. Hal ini dikarenakan pada material Stainless Steel 304 ini dapat menahan beban pada tabung yaitu sebesar 8 bar. Berikut harga dan juga daftar list dari Stainless Steel 304 yang saya dapatkan dari PT. Surya Jaya Steel,

Dengan daftar list diatas, saya mencoba untuk menjabarkan lebih detail untuk spesifikasi dari tabung hidrogen yang akan saya buat, seperti gambar dibawah ini

Dari tabel diatas, dapat dilihat bahwa beberapa material yang saya jabarkan memiliki kriteria budget produksi yang tidak lebih dari Rp 500.000. Saya memutuskan untuk menggunakan material Stainless Steel 304 dengan ketebalan sebesar 10 mm dengan harga Rp 208.229 dan berat 4,4304 kg.

Final Report of Design and Optimization of Pressurized Hydrogen Storage System

Presentation Video