Tugas 2 Metnum Dani (Case Study)

Menentukan Material Tank Storage'

Material yang tepat untuk tank storage hidrogen adalah aluminium dengan keterangan :

p (density) = 2700 kg/m^3

C_m (material cost) = 2 $/kg

C_w (welding cost) = 15 $/m (diasumsikan diperlukan welding pada setiap tutup dan dasar tank

Menentukan dimensi

d = 0.08 m

l = 0.15 m

v ≤ 0.001 → (πd^2 l)/4 = 0.00076 m^3

t = 0.001 m

Menghitung Constrain

d_max = d + 2t = 0.1 → d_max ≤ 0.1

l_max = l + 2t = 0.017 → l_max ≤ 0.17

v_max ≤ 0.001 m^3

Persamaan Optimasi Tank

(menentukan massa tank)

(menentukan panjang welding yang dibutuhkan)

(menghitung cost yang dibutuhkan)

Kode yang digunakan (Python)

# Import library python untuk membantu menyelesaikan nonlinear programming\

from gekko import GEKKO

import numpy as np

# menyatakan variabel untuk l dan d dengan lb adalah batas bawah dan ub adalah batas atas (berlaku sebagai constrain)

m = GEKKO()

d = m.Var(value=0.08, lb=0, ub=0.1)

l = m.Var(value=0.15, lb=0, ub=0.17)

m.Equation(np.pi*(d**2)*l*0.25<=0.001)

# Melakukan optimasi variabel l dan d

m.solve()

print(l.value[0])

print(d.value[0])

-Output adalah nilai l = 0.079164178354, dan nilai d = 0.042635773839

# Menyatakan fungsi dari persamaan optimasi storage

# Menghitung massa

def mass (l, d, rho = 2700, t = 0.01)

   mass = rho(l*np.pi(((d*0.5 + t)**2.0) - (d*0.5)**2.0) + 2.0*t*np.pi*((d*0.5 + t)**2.0))

   return mass

# Menghitung panjang welding 

def weld_length(d : float, t =0.01):

   weld_length = (4*np.pi(d + t))

   return weld_length

# Menghitung Cost total storage

def cost(mass, weld_length, material_cost = 2, weld_cost = 15):

   cost = float(material_cost*mass(l.value[0], d.value[0]) + weld_cost*weld_length(d.value[0]))

   return print(f'Least Cost Tank Optimization is, {cost}$')

- Output = Least Cost Tank Optimization is 103.435$

Berdasarkan perhitungan dengan bantuan bahasa pemrograman python, dibutuhkan biaya 103.435$ untuk mendesain storage 0.001 m^3 atau 1 liter dengan material aluminium dengan massa 10.626 kg serta panjang 0.792 m dan diameter 0.426 m