Valve - Gema Akbar Ilhamsyah

BIODATA

Nama: Gema Akbar Ilhamsyah

NPM: 1806233386

Fakultas/Jurusan: Teknik/ Teknik Mesin

Tempat dan Tanggal lahir : Jakarta, 7 Januari 2000

Sistem Fluida-03

Pertemuan I

Assalamualaikum Wr.Wb

Pada Pertemuan pertama kelas sistem fluida kami mendapat penjelasan dan review materi tentang pressure drop yang dijelaskan oleh pak Dai. Lalu kami mendapat tugas untuk membuat simulasi untuk mancari tahu pressure drop pada valve. berikut tugas simulasi yang sudah saya kerjakan:

Ptotal Inlet yang saya dapat adalah 0.000971 dan Ptotal Outlet nya sebesar 0.000262

Kesimpulannya Pressure drop yang saya dapat sebesar 0.000709

Pertemuan II

Assalamualaikum Wr.Wb.

Pada pertemuan kedua kami mendapat penjelasan tentang definisi sistem fluida dan segitiga kecepatan yang dimana ini juga merupakan review materi. Pada awal pertemuan kami melakukan diskusi yang dipimpin oleh Pak Dai. Sistem fluida itu sendiri merupakan sistem yang terdiri atas komponen-komponen yang menghasilkan suatu energi dari suatu fluida yang digunakan. Dalam mempelajari sistem fluida sendiri terdapat 3 metode pembelajaran, yaitu:

1. Secara Teori: menggunakan teori-teori yang ada untuk memverifikasi data yang didapat dari eksperiment

2. Secara Eksperimental: melakukan eksperimen atau metode secara langsung

3. Secara Numerik: merupakan gabungan antar eksperimen dan teori

Lalu pada akhir pertemuan kami mendapat pembahasan dari para asisten dosen dengan menggunakan aplikasi CFDSOF.

Pertemuan III

Tugas 3

1.Gambar 1

1. Deskripsi/uraian fisik berdasarkan bagan yang ada

Sistem berikut merupakan sistem pemanas dengan siklus aliran hidup.

2. Prosedur analisa pemodelan

Pertama kita harus memastikan coding yang bisa dilihat pada Text View. Kita memastikan juga apakah codingan itu sudah memiliki persamaan dan variabel yang sudah benar dengan cara klik logo ceklis satu atau check model. Setelah itu kita simulasi permodelan tersebut dan mendapatkan grafik dari setiap variabel yang ada.

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan

Aliran berawal dari tanki yang setelah itu dipompa menuju sistem pemanas. Aliran akan melalui sensor untuk menghitung laju perpindahan massa. Setelah melewati sistem pemanas, temperatur aliran akan diukur dengan sensor temperatur. Lalu aliran melaju melewati pipa dan disitu terjadi perpindahan kalor dan massa antara dalam pipa dan ambient. Aliran fluida terhenti di valve yang dikontrol. Lalu aliran melaju kembali menuju tangki. Selama proses dari pemanas hingga mencapai tangki, terjadi perpindahan kalor dan massa sepanjang pipa.

4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan

Konsep utama hukum yang digunakan dalam pemodelan adalah:

- Hukum konservasi energi

- Hukum konservasi massa

- Hukum konservasi momentum

- Hukum Termodinamika 1

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

Pada permodelan ini, simulasi yang saya jalankan mengalami error sehingga saya tidak mendapat hasil dan grafik yang seharusnya.

2. Gambar 2

1. Deskripsi/uraian fisik berdasarkan bagan yang ada

Gambar.2 merupakan Sistem 3 tangki identik yang ketinggian awal fluidanya berbeda-beda. Ketiga pipa tersebut saling tersambung oleh model pipa tanpa perpindahan kalor dan massa. Pada permodelan diatas akan dianalisis perpindahan air dari tank 1 ke tank 2 & 3

2. Prosedur analisa pemodelan

Setelah membuka OpenModelica, cari "Modelica" pada kolom library lalu cari permodelan yang ingin diamati, ThreeTanks. Setelah memilih permodelan yang diinginkan, amati dan periksa pengkodingan apakah sudah sesuai dengan yang diinginkan. Setelah persamaan dan variabel sesuai, Klik tanda "S" pada kolom diatas permodelan untuk memulai simulasi.

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan

Kondisi awal tangki menunjukkan bahwa ketinggian fluida di dalam ketiga tangki berbeda-beda. Lalu karena terdapat ketidakseimbangan volume pada ketiga tangki, maka terdapat perbedaan tekanan pada tiap tangki. Tangki dengan volume lebih banyak memiliki tekanan yang lebih tinggi karena massa fluida juga banyak. Akibatnya, tangki dengan volume tinggi ini akan berpindah ke tangki yang memiliki volume yang lebih sedikit. Fluida ini akan terus berpindah hingga ketiga tangki mencapai titik setimbang dimana volume fluida pada ketiga tangki sama

4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan

"Hukum II Newton yang dikembangkan menjadi persamaan pressure drop" dan "Mass balance equation"

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

Hasil yang simulasi yang saya lakukan pada grafik diatas menunjukan penurunan level air pada tank 1 (garis merah) semakin menurun dimana itu artinya air pada tank 1 berpindah ke tank 2 (garis hijau) dan tank 3 (garis biru). Lalu jika diperhatikan kembali Tank 2 mengalami kenaikan sampai keadaan dimana level nya seimbang dengan Tank 1.

Pertemuan IV

Tugas 4

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 yang berperan, yaitu sistem Gas Turbine dan Steam Turbine.

  a.Gas Turbine
  Pada saat melewati sistem ini terjadi siklus, yaitu siklus rankine 
  
  Sistem ini terdiri dari beberapa komponen, yaitu:
  - Compressor : Meningkatkan tekanan udara dan temperature udara sebelum dialirkan menuju combustion chamber . 
  Proses pada compressor adalah isentropic-adiabatik
  - Combusition Chamber: Tempat dimana udara yang sudah dinaikan pressure dan temperature di kompresor disatukan 
  dengan bahan bakar menyebabkan temperature udara meningkat dengan kondisi isobaric. Udara panas hasil ruang 
  bakar 
  diteruskan ke turbine.
  - 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.
  

  b.Steam Turbine
  Siklus yang terjadi pada proses ini adalah siklus Bryton
  
  Langkah-langkah yang terjadi pada sistem ini adalah:
  • Heat Recovery Steam Generator menangkap gas buangan
  • HRSG menangkap gas buangan dari Gas Turbine yang jika tidak dipasang, dapat keluar melalui saluran 
  pembuangan.HRSG berguna untuk memanaskan Kembali uap pembuangan dari gas turbine untuk dialiri ke turbin,yang 
  dimana turbin 2 bertugas memutar generator untuk menghasilkan suatu energi
  • Aliran steam ini kemudian melewati Steam Turbine, sehingga membuat Steam Turbine 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.

2. Lakukan identifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta berilah deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.

  a.Steam Turbine
  - Condenser
  
  - Drum
  
  - Generator
  
  - Heat Exchanger
  [File:CDN.png|400px|Left]]
  - Valve
  
  - Water Mixer
  Volume B
  
  Volume C
  
  - Water Splitter
  Volume B
  
  Volume C
  

  b.Gas Turbine
  
  -Compressor
  
  -Turbin Gas
  
  -Combustion Chamber
  

3. Medium fluida kerja apa saja yang terjadi dalam proses siklus tersebut, dan bagaimanakah proses analisis perhitungan dalam pemodelan.

Medium fluida kerja yang bekerja dalam proses tersebut sebagian besar adalah Mesin Fluida, yaitu:

(-)Turbin Gas (Menghasilkan kerja) dari Natural Gas ke Superheated gas

(-)Turbin Uap (Menghasilkan kerja) Uap panas dan superheated gas

(-)Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja) Fluida cair

(-)Kompresor (Membutuhkan kerja) Natural gas

Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa. Pada kompresor, pompa,turbin, dan HRSG mengalami proses adiabatik di mana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya. Pada 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.

- Jalur hitam = merupakan jalur penerusan energi kinetic dari turbin dan masuk ke dalam generator untuk diubah menjadi energi lain.

- Jalur biru = menunjukan fluida hasil ekspansi tekanan rendah dan temperature rendah.

- Jalur merah = menunjukan aliran fluida tekanan tinggi temperature tinggi hasil kompresi.

Pertemuan V

Assalamualaikum Wr.Wb.

Pada Pertemuan kali ini, kami melakukan simulasi dengan bimbingan dari Bapak Haryo.

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 VI

Assalamualaikum Wr.Wb.

untuk pertemuan kali ini kami menghadiri Kuliah Tamu Sistem Fluida dengan tema "The Proven Combined-Cycle Power Plant in Indonesia" yang diisi oleh dosen tamu Dr. Ir. Harun Al Rosyid, CEO PT.Indopower Internasional.

Berikut adalah ringkasan materi yang saya dapat dari penjelasan presentasi Bapak Harun:

Tipe gas turbin

- Heavy duty - Aeroderitative (digunakan sebagai komponen pesawat)

Gas turbin yang dipakai memakai compressor radial. Untuk turbin yang menahan beban berat memakai sudu aksial

• Siklus tubin gas – brayto cycle

Untuk menghitung gas turbin menggunakan pendekatan dengan udara walaupun masih kurang akurat. • Seleksi gas turbin

Setelah menentukan spesifikasi gas turbin yang ingin dibutuhkan, gas turbin yang dipakai harus memnuhi standar yaitu memakai teknologi yang sudah proven di dunia yang rata2 minimal teknologi yang dipakai sudah terbukti selama 2 tahun. Brand yang terkenal seperti ALSTOM, GE, dan MHI.

Untuk menentukan dalam membeli gas turbin adalah temperature ambien dan heat rate yang bedasarkan karakteristik lingkungan di negara.

• Kalkulasi performa gas turbin

Menggunakan asumsi kondisi udara. Kalkulasi ini dapat dihitung dengan software mandiri atau excel yang hasilnya mungkin akan sama.

• Combined cycle

Merupakan gabungan dari gas turbin. Masing-masing perusahaan besar sudah memiliki paket untuk combined cycle. Kondisi yang disediakan oleh brand perusahaan besar biasanya sudah memperlihatkan operating hours nya dan dari situ bisa menjadi pertimbangan untuk memilih produk.

Pada Combined-Cycle Power Plant (CCPP) tidak memakai fairing tambahan pada air output

• Gambar Siklus Combined Cycle

Combined Cycle Cogeneration berbeda dengan yang biasa karena Uap digunakan untuk masuk ke proses keperluan industry.

Tugas Besar

Latar Belakang

Untuk tugas besar yang diberikan kali ini, saya melakukan simulasi untuk permodelan water heater yang digunakan untuk bak mandi yang biasa dipakai pada permandian air panas. Pada permodelan yang saya buat air yang ada pada tank/tangki dialirkan melalui pipa yang dipasangkan burner/heater. Air yang dialirkan diusahakan untuk menaikkan temperatur air yang mengalir sesuai temperatur yang diinginkan melalui pipa heater.

Tujuan

Dari tugas ini saya mensimulasikan dengan memperhatikan temperatur yang setelah melewati pipa heater apakah sudah mendapat hasil temperatur yang diinginkan.

Simulasi

model TugasBesar1
replaceable package Medium = Modelica.Media.CompressibleLiquids.LinearWater_pT_Ambient
    constrainedby Modelica.Media.Interfaces.PartialMedium;
    
 Modelica.Fluid.Pipes.DynamicPipe pipe(
   redeclare package Medium = Medium,
   use_T_start=true,
   T_start=Modelica.SIunits.Conversions.from_degC(80),
   redeclare model HeatTransfer =
       Modelica.Fluid.Pipes.BaseClasses.HeatTransfer.IdealFlowHeatTransfer,
   diameter=0.01,
   redeclare model FlowModel =
       Modelica.Fluid.Pipes.BaseClasses.FlowModels.DetailedPipeFlow,
   length=10,
   p_a_start=130000)
   annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {79, -1}, extent = {{9, 9}, {-9, -9}}, rotation = 90)));
 Modelica.Fluid.Pipes.DynamicPipe pipe1(
   redeclare package Medium = Medium,
   use_T_start=true,
   T_start=Modelica.SIunits.Conversions.from_degC(80),
   length=2,
   redeclare model HeatTransfer =
       Modelica.Fluid.Pipes.BaseClasses.HeatTransfer.IdealFlowHeatTransfer,
   diameter=0.01,
   nNodes=1,
   redeclare model FlowModel =
       Modelica.Fluid.Pipes.BaseClasses.FlowModels.DetailedPipeFlow,
   use_HeatTransfer=true,
   modelStructure=Modelica.Fluid.Types.ModelStructure.a_v_b,
   p_a_start=130000)
   annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {52, 28}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
 Modelica.Fluid.Sensors.MassFlowRate massFlowRate(redeclare package Medium = Medium)
 annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {16, 28}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
 Modelica.Fluid.Machines.ControlledPump pump(
   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 = {-14, 28}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
 Modelica.Fluid.Vessels.OpenTank tank(
   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 = {-60, 48}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
 Modelica.Fluid.Vessels.OpenTank tank1(
   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 = {80, -62}, extent = {{10, 10}, {-10, -10}}, rotation = 0)));
 Modelica.Blocks.Interfaces.RealOutput y
 annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {24, 52}, extent = {{-6, -6}, {6, 6}}, rotation = 0), 
 iconTransformation(origin = {-8, 50}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
 Modelica.Thermal.HeatTransfer.Sources.FixedHeatFlow fixedHeatFlow(
                                                    Q_flow=1.6e3,
   T_ref= 323.15,
   alpha=1)
   annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {20, 78}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
 Modelica.Fluid.Sensors.Temperature temperature(redeclare package Medium
     = Medium)
   annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {74, 48}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
 Modelica.Blocks.Interfaces.RealOutput y1 
 annotation(
   Placement(visible = true, transformation(origin = {97, 49}, extent = {{-7, -7}, {7, 7}}, rotation = 0), 
 iconTransformation(origin = {92, 44}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
 equation
 connect(tank.ports[1], pump.port_a) annotation(
   Line(points = {{-60, 38}, {-60, 38}, {-60, 28}, {-24, 28}, {-24, 28}}, color = {0, 127, 255}));
 connect(pipe.port_b, tank1.ports[1]) annotation(
   Line(points = {{80, -10}, {80, -10}, {80, -52}, {80, -52}}, color = {0, 127, 255}));
 connect(pump.port_b, massFlowRate.port_a) annotation(
   Line(points = {{-4, 28}, {6, 28}, {6, 28}, {6, 28}}, color = {0, 127, 255}));
 connect(massFlowRate.port_b, pipe1.port_a) annotation(
   Line(points = {{26, 28}, {40, 28}, {40, 28}, {42, 28}}, color = {0, 127, 255}));
 connect(pipe1.port_b, pipe.port_a) annotation(
   Line(points = {{62, 28}, {80, 28}, {80, 8}, {80, 8}, {80, 8}, {80, 8}}, color = {0, 127, 255}));
 connect(temperature.port, pipe1.port_b) annotation(
   Line(points = {{74, 38}, {74, 38}, {74, 28}, {62, 28}, {62, 28}}));
 connect(temperature.T, y1) annotation(
   Line(points = {{82, 48}, {90, 48}, {90, 50}, {98, 50}}, color = {0, 0, 127}));
 connect(massFlowRate.m_flow, y) annotation(
   Line(points = {{16, 40}, {16, 40}, {16, 52}, {24, 52}, {24, 52}}, color = {0, 0, 127}));
connect(fixedHeatFlow.port, pipe1.heatPorts[1]) annotation(
   Line(points = {{30, 78}, {52, 78}, {52, 32}, {52, 32}}, color = {191, 0, 0}));

 annotation(
   uses(Modelica(version = "3.2.3")));
 end TugasBesar1;

Ujian Akhir Semester (UAS)

Jawaban No.1

Jawaban No.2

Jawaban No.3

Jawaban No.4