Difference between revisions of "User:Miftahul.nadya"

From ccitonlinewiki
Jump to: navigation, search
(→‎PROGRESS I : CASE STUDY OF HYDROGEN STORAGE OPTIMIZATION PROJECT)
 
(70 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 1: Line 1:
  
−
== '''PROGRESS II : OPTIMIZATION OF HYDROGEN STORAGE DESAIGN''' ==
+
== Introduction ==
  
 +
 +
 +
[[File: Numerical-methods.jpg|200x200px|center]]
 +
 +
Halo Semua👋🏻
 +
 +
Halaman ini akan berisi kumpulan tugas - tugas mata kuliah Metode Numerik 03 2022/2023
 +
 +
Happy Reading! Semoga Bermanfaat!
 +
 +
----
 +
 +
== Tugas I : Case Study of Hydrogen Storage Optimization Project ==
 +
 +
[[File: HydrogenbyNadya.jpg|300x300px|center]]
 +
 +
 +
= Progress 1 =
 +
 +
 +
 +
Bahan Bakar Hidrogen adalah sumber energi terbarukan dan berkelanjutan, karena memiliki beberapa kelebihannya yaitu :
 +
 +
- Karakteristik nol emisi
 +
 +
- Tingkat konversi energi tinggi, dan
 +
 +
- Sumber tak terbatas
 +
 +
Namun, teknologi penyimpanan hidrogen selalu menjadi masalah utama dalam pemanfaatan energi secara luas.
 +
 +
 +
Ada 3 cara penyimpanan hidrogen, yaitu :
 +
 +
(1) ''Gas Storage''
 +
    Penyimpanan hidrogen dalam bentuk gas membutuhkan tangki penyimpanan yang memiliki tekanan 350-700 bar atau 5.000-10.000 psi.
 +
 +
(2) ''Liquid Storage''
 +
    Hidrogen disimpan dalam bentuk cair pada suhu rendah (sekitar -253°C), volumenya jauh lebih kecil daripada ketika dalam keadaan gas. Namun, untuk menyimpan hidrogen cair, diperlukan sistem penyimpanan yang canggih dan terinsulasi dengan baik, seperti tangki dewar.
 +
 +
(3) ''Absorbent Material''
 +
    Beberapa bahan, seperti logam atau padatan logam (seperti hidrida logam), dapat menyerap hidrogen dalam jumlah yang signifikan. Hidrogen dapat diserap oleh bahan ini dan dilepaskan saat dibutuhkan.
 +
 +
 +
Berikut ini adalah desain dari ''hydrogen storage'' :
 +
 +
[[File: HydrogenStoragebyNadya.png|300x300px|center]]
 +
 +
Tabung penyimpanan hidrogen ini terdiri dari dua layer, yaitu : ''Liner dan Composite Layer'', dimana masing - masingnya terbuat dari material yang berbeda
 +
 +
Adapun material yang dipilih adalah ''Carbon Fiber Composite'' untuk ''Composite Layer'' dan ''Alluminium'' untuk bagian ''Liner''.
 +
 +
Berikut beberapa ''Mechanical Properties'' dari material yang dipilih :
 +
 +
[[File: Property_Material.png|500x500px|center|thumb]]
 +
 +
Sumber : [http://www.dexcraft.com/carbon-fiber-composites]
 +
[[Properties of Carbon Fiber Composites]]
  
 
----
 
----
  
 +
= Progress 2 =
 +
 +
 +
Spesifikasi ''hydrogen storage'' yang akan dibuat :
 +
 +
- Kapasitas 1 L hidrogen
 +
 +
- Maksimal harga material Rp.500.000,-
 +
 +
- Aplikasinya dapat digunakan pada kendaraan roda dua
 +
 +
 +
''Hydogen storage'' berbentuk seperti tabung dewar/silinder, dengan dimensi :
 +
 +
[[File: Dimention.png|300x300px|center]]
 +
 +
- Silinder
 +
    Tinggi silinder = 13 cm
 +
    Diameter = 10 cm
 +
    Luas permukaan silinder = 2 x π x r x t = 408,2 cm²
 +
 +
- ''Dome'' / Kubah
 +
    Tinggi kubah = 1,5 cm
 +
    Luas permukaan ''dome''/kubah = 2 x π x r² = 157 cm²
 +
 +
Total luas permukaan tabung = 408,2 + 157 = 565,2 cm²
 +
 +
 +
 +
Desain 3D ''hydrogen storage'' :
 +
 +
[[File: Hydrogen_Storage.jpg|500x500px|center]]
  
−
One way to store hydrogen is as gasoline, with the additional advantage that carbon is stored along with the hydrogen, both being good sources of energy.
 
  
−
'''The two downsides of gasoline are'''  
+
Total Harga material yang dipilih untuk membuat ''hydrogen storage'', sebagai berikut :
  
−
(i) when used to power heat engines its efficiency is in the range 20–30% (a fundamental limitation of the Carnot and Otto cycles), and
+
- ''Carbon Fiber Composite''
 +
    Harga :  Pelat karbon bahan kekerasan komposit 20mm x 290 x 190 mm Rp.297.630
 +
    Total kebutuhan = 1 x Rp.297.630
  
−
(ii) although the H2O emitted by burning hydrogen is good for the planet, the CO2 emitted by burning carbon causes global warming.
+
- ''Alluminium''
 +
    Harga : Plat aluminium 10mm x 195mm x 130mm Rp.120.000 [https://www.tokopedia.com/gemilang-teknik/plat-aluminium-10mm-x-195mm-x-130mm-plat-aluminium-sheet?src=topads] [[Harga Material]]
 +
    Total kebutuhan = 2 x Rp.120.00 = Rp.240.000
  
−
'''Hydrogen stored at 70 MPa (700 atmospheres) as in all passenger fuel cell vehicles today has various downsides including'''
+
Total Anggaran = Rp.298.000 + Rp.240.000 = Rp.538.000
  
−
(i) the high cost of compressing it and then refrigerating it to -50 °C to permit fast fill, and
 
  
−
(ii) the insanely high factor of 15 in tank weight to contents weight.
 
  
−
At 70 MPa the density of H2 is about half that of liquid hydrogen at 0.06 g/cc. Neither compression nor liquefaction is as effective as chemistry in pulling hydrogen atoms together as in gasoline. The question then arises as to what chemical solutions besides those like gasoline that contain carbon exist. Ordinary compressed gas cylinders suffice for a large number of regular applications like welding and small scale semiconductor R&D applications.
+
''Python Code for Hydrogen Storage Design Optimization'' :
  
 +
Menghitung diameter :
  
−
'''Material of Storage'''
+
  import math
 +
  def calculate_diameter(volume, max_length):
 +
  # Konversi volume dari liter ke cm^3
 +
      volume_cm3 = volume * 1000
 +
  # Menghitung diameter
 +
      diameter = math.sqrt((4 * volume_cm3) / (math.pi * max_length))
 +
  return diameter
 +
  # Memanggil fungsi untuk mencari diameter
 +
  diameter = calculate_diameter(1, 13)
 +
  # Menampilkan hasil
 +
  print("Diameter hydrogen storage : ", diameter, " cm")
  
−
Tank made from carbon fiber with a metal liner (Aluminium or steel).  
+
Hasil diameter dari ''hydrogen storage'' adalah 9.896539973201056 cm atau 10 cm sesuai dengan perhitungan matematika diatas.
  
−
Let's see metal matrix composite. Approximate maximum pressure, aluminium/carbon 700 bars (70 MPa; 10,000 psi).
+
Menghitung ketebalan plat :
  
 +
    import math
 +
    # Menentukan variabel
 +
    E = 0.85
 +
    P = 116  # psi
 +
    R = 0.3893701  # inch
 +
    S = 70000  # psi
 +
    def calculate_thickness(P, R, S, E):
 +
        t = (P * R) / (2* S * E - 0.4 * P)
 +
        return t
 +
    # Menghitung tebal plat
 +
    t = calculate_thickness(P, R, S, E)
 +
    print(f'Tebal plat minimum adalah {t:.3f} inch.')
  
−
'''Dimensions of the storage cylinder'''
+
Ketebalan plat minimum adalah 0.9642602mm atau 1 cm
  
−
V = πr^2 x h
+
----
  
−
Where,
 
  
−
V = Volume/Capasity = 1 L = 1000 dm^3
+
----
  
−
π = 3,14
 
  
−
r = radius (dm)
+
Link tugas video presentasi : [https://studio.youtube.com/video/qh1YVx_0M8U/edit][[Final Project of Numerical Methods : Case Study of Hydrogen Storage Optimization Project]]
  
−
h = height (dm)
 
  
−
1000 = π x 5^2 x h (Assumption D = 10 dm)
+
----
  
−
1000/(π x 25) = h
 
  
−
h = 12.73 = 13 dm
+
'''Referensi :'''
  
 +
- Dexcraft.com. (2020, 17 Februari). Carbon Fiber Composites. Diakses pada 11 Juni 2023, dari [http://www.dexcraft.com/carbon-fiber-composites]
  
−
'''Hydrogen Storage Design'''
+
- Tokopedia.com. Plat Aluminium 10mm X 195mm X 130mm - Plat Aluminium Sheet. Diakses pada 11 Juni 2023, dari [https://www.tokopedia.com/gemilang-teknik/plat-aluminium-10mm-x-195mm-x-130mm-plat-aluminium-sheet?src=topads]
  
−
Link Google Drive : usp=sharing[https://drive.google.com/file/d/1zjF4BPsGPws6Dq5SWn-WgwV-20OweRFv/view?usp=sharing]
+
- id.aliexpress.com.0.5-5MM 190Mm X 290 Mm 3K Pelat Karbon Matte Bahan Kekerasan Komposit Tinggi Pelat Serat Karbon Tahan Air dan Antioksidan.

Latest revision as of 21:19, 11 June 2023

Introduction

Numerical-methods.jpg

Halo Semua👋🏻

Halaman ini akan berisi kumpulan tugas - tugas mata kuliah Metode Numerik 03 2022/2023

Happy Reading! Semoga Bermanfaat!

Tugas I : Case Study of Hydrogen Storage Optimization Project

HydrogenbyNadya.jpg


Progress 1

Bahan Bakar Hidrogen adalah sumber energi terbarukan dan berkelanjutan, karena memiliki beberapa kelebihannya yaitu :

- Karakteristik nol emisi

- Tingkat konversi energi tinggi, dan

- Sumber tak terbatas

Namun, teknologi penyimpanan hidrogen selalu menjadi masalah utama dalam pemanfaatan energi secara luas.


Ada 3 cara penyimpanan hidrogen, yaitu :

(1) Gas Storage 

    Penyimpanan hidrogen dalam bentuk gas membutuhkan tangki penyimpanan yang memiliki tekanan 350-700 bar atau 5.000-10.000 psi.

(2) Liquid Storage 

    Hidrogen disimpan dalam bentuk cair pada suhu rendah (sekitar -253°C), volumenya jauh lebih kecil daripada ketika dalam keadaan gas. Namun, untuk menyimpan hidrogen cair, diperlukan sistem penyimpanan yang canggih dan terinsulasi dengan baik, seperti tangki dewar.

(3) Absorbent Material 

    Beberapa bahan, seperti logam atau padatan logam (seperti hidrida logam), dapat menyerap hidrogen dalam jumlah yang signifikan. Hidrogen dapat diserap oleh bahan ini dan dilepaskan saat dibutuhkan.


Berikut ini adalah desain dari hydrogen storage :

HydrogenStoragebyNadya.png

Tabung penyimpanan hidrogen ini terdiri dari dua layer, yaitu : Liner dan Composite Layer, dimana masing - masingnya terbuat dari material yang berbeda

Adapun material yang dipilih adalah Carbon Fiber Composite untuk Composite Layer dan Alluminium untuk bagian Liner.

Berikut beberapa Mechanical Properties dari material yang dipilih :

Property Material.png

Sumber : [1] Properties of Carbon Fiber Composites

Progress 2

Spesifikasi hydrogen storage yang akan dibuat :

- Kapasitas 1 L hidrogen

- Maksimal harga material Rp.500.000,-

- Aplikasinya dapat digunakan pada kendaraan roda dua


Hydogen storage berbentuk seperti tabung dewar/silinder, dengan dimensi :

Dimention.png

- Silinder 

    Tinggi silinder = 13 cm
    Diameter = 10 cm
    Luas permukaan silinder = 2 x π x r x t = 408,2 cm²

- Dome / Kubah 

    Tinggi kubah = 1,5 cm
    Luas permukaan dome/kubah = 2 x π x r² = 157 cm²

Total luas permukaan tabung = 408,2 + 157 = 565,2 cm²


Desain 3D hydrogen storage :

Hydrogen Storage.jpg


Total Harga material yang dipilih untuk membuat hydrogen storage, sebagai berikut :

- Carbon Fiber Composite 

    Harga :  Pelat karbon bahan kekerasan komposit 20mm x 290 x 190 mm Rp.297.630 
    Total kebutuhan = 1 x Rp.297.630

- Alluminium 

    Harga : Plat aluminium 10mm x 195mm x 130mm Rp.120.000 [2] Harga Material
    Total kebutuhan = 2 x Rp.120.00 = Rp.240.000

Total Anggaran = Rp.298.000 + Rp.240.000 = Rp.538.000


Python Code for Hydrogen Storage Design Optimization :

Menghitung diameter : 

  import math
  def calculate_diameter(volume, max_length):
  # Konversi volume dari liter ke cm^3
      volume_cm3 = volume * 1000
  # Menghitung diameter
      diameter = math.sqrt((4 * volume_cm3) / (math.pi * max_length))
  return diameter
  # Memanggil fungsi untuk mencari diameter
  diameter = calculate_diameter(1, 13)
  # Menampilkan hasil
  print("Diameter hydrogen storage : ", diameter, " cm")

Hasil diameter dari hydrogen storage adalah 9.896539973201056 cm atau 10 cm sesuai dengan perhitungan matematika diatas.

Menghitung ketebalan plat : 

   import math
   # Menentukan variabel
   E = 0.85
   P = 116  # psi
   R = 0.3893701  # inch
   S = 70000  # psi 
   def calculate_thickness(P, R, S, E):
       t = (P * R) / (2* S * E - 0.4 * P)
       return t
   # Menghitung tebal plat
   t = calculate_thickness(P, R, S, E)
   print(f'Tebal plat minimum adalah {t:.3f} inch.')

Ketebalan plat minimum adalah 0.9642602mm atau 1 cm



Link tugas video presentasi : [3]Final Project of Numerical Methods : Case Study of Hydrogen Storage Optimization Project



Referensi :

- Dexcraft.com. (2020, 17 Februari). Carbon Fiber Composites. Diakses pada 11 Juni 2023, dari [4]

- Tokopedia.com. Plat Aluminium 10mm X 195mm X 130mm - Plat Aluminium Sheet. Diakses pada 11 Juni 2023, dari [5]

- id.aliexpress.com.0.5-5MM 190Mm X 290 Mm 3K Pelat Karbon Matte Bahan Kekerasan Komposit Tinggi Pelat Serat Karbon Tahan Air dan Antioksidan.

Retrieved from "http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=User:Miftahul.nadya&oldid=70137"