Valve Muhammad Rizza Fachri N

Muhammad Rizza Fachri Nugraha

السَّلاَمُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُهُ

segala puji bagi Allah SWT dan sholawat serta salam kepada Nabi Muhammad SAW

BIODATA

Nama  : Muhammad Rizza Fachri Nugraha

NPM  : 1906435536

e-mail  : mrizzafachri@gmail.com

Pendidikan Terakhir : Diploma

Pertemuan Ke-1 Kelas Sistem Fluida 03 (12 November 2020)

Agenda pertama pada mata kuliah sisflu membahas mengenai valve, me-review cara penggunaan CFDSOF dalam menghitung perbedaan tekanan serta melakukan simulasi pada CFDSOF menggunakan part valve yang telah diberikan untuk menghitung perbedaan tekanan yang terjadi pada valve.

Fungsi valve :

1. berfungsi untuk membuka aliran atau menutup aliran.

2. berfungsi sebagai pengatur jumlah aliran yang masuk/keluar.

3. berfungsi untuk menghindari backflow, agar tidak ada aliran balik.

Tipe valve :

1. Butterfly valve

Valve yang digunakan untuk mengontrol dan mengatur aliran, untuk terbuka penuh dan tertutup penuh hanya diperlukan 1/4 putaran serta hanya digunakan untuk tekanan rendah dengan desain sangat sederhana.

2. Gate valve

Valve ini didesain untuk membuka dan menutup aliran dengan cara tertutup rapat dan terbuka penuh sehingga valve ini tidak cocok untuk mengatur debit aliran karena kurang akurat dalam hal mengontrol jumlah aliran.

3. Check valve

Jenis ini didesain untuk mencegah terjadinya aliran balik.

4. Globe valve

Aliran dalam valve berubah arah sehingga menghasilkan friksi yang cukup besar meskipun dalam keadaan terbuka lebar. Jenis valve ini cukup penting bila digunakan untuk penutupan yang rapat terutama pada aliran gas.

5. Check valve

Valve ini dapat dioperasikan pada fluida bertemperatur -450°F - 500°F, Ball Valve merupakan tipe quick opening valve yang hanya memerlukan 1/4 putaran dari posisi tertutup penuh ke terbuka penuh.

TUGAS 1

Analisis aliran fluida dan pressure drop dalam sebuah valve menggunakan simulasi CFDSOF !

Pada tugas kali ini saya menggunakan valve dengan tipe Gate Valve dimana saya membandingkan 3 kondisi, yaitu :

1. Saat valve 1/3 menutup.

2. Saat valve 1/2 menutup.

3. Saat valve 3/4 menutup.

Berikut hasil simulasi yang telah saya lakukan menggunakan softwre CFDSOF :

1. Saat valve 1/3 menutup

Dengan Ptotal pada inlet sebesar 130.765 dan Ptotal pada outlet sebesar 82.2489, sehingga bila diselisih didapat 48.5161.

2. Saat valve 1/2 menutup

Dengan Ptotal pada inlet sebesar 355.977 dan Ptotal pada outlet sebesar 129.474, sehingga bila diselisih didapat 226.503.

3. Saat valve 3/4 menutup

Dengan Ptotal pada inlet sebesar 2735.41 dan Ptotal pada outlet sebesar 337.011, sehingga bila diselisih didapat 2398.399.

KESIMPULAN SEMENTARA

Dapat ditarik kesimpulan bahwa semakin menutup valve maka Pressure Drop yang terjadi akan semakin besar,karena fluida yang menabrak dinding mempunyai gaya hambat yang tinggi sehingga fluida menjadi tertahan yang menyebabkan tekanan pada inlet naik.

Pertemuan Ke-2 Kelas Sistem Fluida 03 (19 November 2020)

Simulasi pada CFDSOF dapat digunakan untuk melakukan simulasi pada perencanaan sistem fluida, sehingga memudahkan kita untuk menganalisa sistem fluida yang telah kita rancang.

3 metode dalam memperdalam sistem fluida

- Teori, digunakan untuk memverifikasi perhitungan secara kondisi ideal.

- Eksperimen

- Simulasi (menggunakan CFDSOF)

Perbedaan Turbin impuls dan reaksi

Turbin impuls mengubah energi fluida dalam bentuk tekanan dengan mengubah arah aliran fluida ketika terkena bilah rotor.

Turbin reaksi mengubah energi fluida dengan reaksi pada bilah rotor, ketika fluida mengalami perubahan momentum.

TUGAS 2

Saya sudah mencoba membuat ulang model "empty tank" sesuai dengan model dan coding pada library.

Saya membuat 2 tanki, tangki A dengan tangki B dengan tambahan pipa. Setelah itu menyambungkan port tangki A ke input pipa (port_a) dan output pipa (port_b) ke port tangki B.

Tampilan pada coding setelah membuat model :

Modelica.Fluid.Vessels.OpenTank, mendefinisikan model tangki terbuka. tangkiA, mendefinisikan nama tangki atas. tangkiB, mendefinisikan nama tangki bawah.

Modelica.Fluid.Pipes.StaticPipe. mendefinisikan model static pipe.

Didalam kurung adalah kondisi tangki seperti,

redeclare package Medium = Modelica.Media.Water.ConstantPropertyLiquidWater, untuk mendefinisikan medium water.

nPorts =..., mendefinisikan jumlah ports.

portsData={Modelica.Fluid.Vessels.BaseClasses.VesselPortsData(diameter=...)}. mendefinisikan kondisi port seperti diamter.

crossArea=..., mendefinisikan luas tangki.

level_start..., mendefinisikan awal tinggi air.

height=..., mendefinisikan tinggi tangkki.

height_ab=-1, mendefinisikan height(port_b) - height(port a).

annotation, mendefinisikan koordinat model.

Modelica.Fluid.System, harus ada kalo tidak bisa error.

pada equation,

connect(tangkiA.ports[1], pipa.port_a), mendefinisikan port tangkiA yang menyambung ke port_a pipa.

connect(pipa.port_b, tangkiB.ports[1], mendifinisikan port_b pipa yang menyambung ke port tangkiB.

Tugas 26/11/2020

Saya menggunakan permodelan 3 tangki sebagai berikut, dengan TankA berisi air dan TankB dan TankC kosong.

Berikut coding dari model tersebut.

Berikut file .mo saya a

https://drive.google.com/file/d/1v2PcrUt65lu38RFb6zvsbiCuyOhUfNjB/view

Pertemuan Ke-3 Kelas Sistem Fluida 03 (26 November 2020)

permodelan sendiri adalah sebuah usaha untuk mempelajari sebuah sistem aktual melalui sistem yang disimplifikasi, kaarena kondisi aktual cukup kompleks.

Sebuah model adalah sebuah system yang disimplifikasi dari kondisi aktualnya agar dapat dengan mudah dipahami.

Permodelan dapat menjadi di bagi menjadi 2 komponen :

-Permodelan fisik, permodelan dalam skala yang kecil.

-Permodelan komputasi, diperlukan keilmuan dasar dalam permodelan.

Aplikasi permodelan, membutuhkan dari 2 komponen :

low driven model, permodelan menggunakan pendekatan hukum dasar fisika.

data driven model, permodelan yang menggunakan artificial intelligent.

Pada pertemuan kali ini kami diberikan bahan ajar berupa penjelasan mengenai simulasi oleh Pak Hariyotejo selaku asisten Pak Ahmad Indra.

Pada simulasi membahas mengenai, TwoTanks , EmptyTanks dan Simple Cooling.

Tugas 3

Three Tanks

Gambar-2.Modelica.Fluid.Examples.Tanks.ThreeTanks

Nomor 1

Terdapat 3 tanki berisi air dimana masing-masing tangki memiliki tinggi 12 [m]. Pada tank1 mempunyai ketinggian awal air sebesar 8 [m], sedangkan pada tank2 dan tank3 mempunyai ketinggian awal air sebesar 3 [m]. Setiap tangki terhubung satu sama lain menggunakan 3 buah pipa yang masing-masing menyambung pada port setiap tangki.

Berikut uraian part dan parameter yang diasumsikan :

• Medium yang digunakan berupa Air.

• Tangki

Model Tangki mempunyai HeatPort dan 3 buah Ports. Dimana Ports dapat digunakan sebagai inlet dan outlet pada tangki.

1. Tank1

• Ketinggian Tangki = height = 12 [m]

• Luas = crossArea = 1 [m2]

• Tinggi awal air = level_start = 8 [m]

• Terhubung ke pipe1(port_b)

• Diameter ports = diameter = 0.1 [m]

• Jumlah Ports yang digunakan = nPorts = 1

2. Tank2

• Ketinggian Tangki = height = 12 [m]

• Luas = crossArea = 1 [m2]

• Tinggi awal air = level_start = 3 [m]

• Terhubung ke pipe2(port_b)

• Diameter ports = diameter = 0.1 [m]

• Jumlah Ports yang digunakan = nPorts = 1

3. Tank3

• Ketinggian Tangki = height = 12 [m]

• Luas = crossArea = 1 [m2]

• Tinggi awal air = level_start = 3 [m]

• Terhubung ke pipe3(port_b)

• Diameter ports = diameter = 0.1 [m]

• Jumlah Ports yang digunakan = nPorts = 1

• Pipa

Pipa memiliki inlet dan outlet, pada model pipa terdapat data port_a dan port_b dimana bisa menjadi inlet atau outlet tergantung bagaimana kita memposisikannya. Pipa juga dapat mempunyai perbedaan ketinggian.

1. Pipe1

• Panjang pipa = length = 2 [m]

• ketinggian port_b – ketinggian port_a = height_ab = 2 [m]

• Diameter pipa = diameter = 0.1 [m]

• port_b sebagai inlet yang tersambung ke ports tank1, port_a sebagai outlet yang tersambung ke pipe2

2. Pipe2

• Panjang pipa = length = 2 [m]

• ketinggian port_b – ketinggian port_a = height_ab = 2 [m]

• Diameter pipa = diameter = 0.1 [m]

• port_a sebagai inlet yang tersambung ke pipe1 dan pipe3, port_b sebagai outlet yang tersambung ke tank2

3. Pipe3

• Panjang pipaa = length = 2 [m]

• ketinggian port_b – ketinggian port_a = height_ab = -1 [m]

• Diameter pipa = diameter = 0.1 [m]

• port_a sebagai inlet yang tersambung ke pipe2, port_b sebagai outlet yang tersambung ke tank3

Nomor 2

Prosedur yang digunakan

1. Membuat Class dengan specialization Model, beri nama Class tanpa spasi.

2. Membuat permodelan dengan memasukan model OpenTank (Modelica > Fluid > Vessels > Open Tank), StaticPipe (Modelica > Fluid > Pipes > StaticPipe), dan System (Modelica > Fluid > System). Serta beri keterangan nama.

3. Sambungkan permodelan yang telah dimasukan sesuai dengan deskripsi uraian diatas (uraian kondisi pipa).

4. Menentukan parameter-parameter pada setiap model seperti uraian diatas. Parameter dapat dimasukan melalui model dengan men-double klik model atau menambahkan pada coding. Penambahan parameter pada coding dapat dilakukan didalam buka tutup kurung setelah nama model.

5. Sebelum melakukan simulasi check terlebih dahulu dengan menekan tombol ceklis hijau, cek Kembali parameter dan coding yang salah apabila pengecekan terjadi error.

6. Simulasikan terhadap fungsi waktu hingga menemukan kesimpulan dari kasus yang tersebutt.

Nomor 3

Ketinggian paling tinggi terdapat pada tank1 dimana ketinggian awal air sebesar 8. Karena sifat fluida yang selalu mengisi ruang, air pada tank1 akan mengalir ke tank2 dan ke tank3. Ketinggian air pada tank2 juga akan menurun karena mengisi tank3, namun akan naik Kembali karena terisi air dari tank1 sampai terjadi kesetimbangan volume pada sistem tersebut. (tank3 = tank1 + tank2)

Nomor 4

1. Hukum Bernoulli

• Aliran Tak-termampatkan

- P + ½. .v2 + .g.h = konstan

- Asumsi yang digunakan, Aliran bersifat tunak dam tidak terdapat gesekan.

2. Laju aliran Volumetrik

- Q = A.v

Nomor 5

• Permodelan

• Coding

• Hasil ploting

KESIMPULAN

Keterangan : garis hijau tank1, garis biru tank2, garis merah tank3.

Bisa dilihat bahwa pada detik ke 138.5 terjadi kesetimbangan diantara ke tiga tangki ditandai dengan volume yang tidak bertambah pada kenaikan waktu.

Heating System

Nomor 1

Berikut uraian part :

• Medium yang digunakan berupa Air.

• Tangki, digunakan sebagai penampung fluida yang akan disirkulasikan Kembali.

• Pompa, digunakan sebagai pendorong fluida yang berada pada tangki menuju ke model selanjutnya.

• sensor m_flow, digunakan sebagai sensor mass flow.

• Heater (Pemanas), digunakan sebagai pemanas fluida atau bisa diibaratkan panas dari suatu mesin atau semacamnya.

• Pipa, digunakan sebagai penyambung model heater ke radiator.

• Valve, digunakan pada outlet pipa sebagai pengatur aliran fluida.

• Radiator.

Nomor 2

1. Membuka file dari library dengan tahapan Modelica > Fluid > Example > HeatingSystem

2. Lakukan pengecekan dengan menekan tanda checklist hjiau pada menu bar.

3. Apabila hasil pengecekan OK, maka bisa langsung disimulasikan dengan menekan tanda panah hijau pada menu bar.

4. Hasil plotting dapat dilihat pada Variable Browser.

5. Untuk menampilkan grafik dapat men-checklist kotak-kotak pada Variable Browser yang diinginkan.

Nomor 3

Fluida dari tangki disalurkan oleh pompa yang kemudian diukur oleh sensor aliran massa agar output dari popma terkontrol. Fluida berfungsi untuk menurunkan suhu pada heater(panas) yang mengalir melalui pompa menuju radiator yang sebelumnya Tekananya diatur oleh valve. Panas dari heater yang dibawa oleh fluida diturunkan suhunya melalui radiator yang terhubung pada elemnen yang mengakut panas tanpa menyimpannya. Sebelum diteruskan ke tangki agar dapat disirkulasikan kembali, temperatur fluida di check melalui sensor suhu yang dipasang setelah radiator. Nantinya kita dapat melihat perubahan suhu fluida pada awal tangki dan setelah fluida bersirkulasi. Kondisi suhu fluida pada sebelum sirkulasi dan setelah sirkulasi akan mempunyai perbedaan suhu yang cenderung naik.

Nomor 4

Nomor 5

Example pada library tidak dapat mengeluarkan hasil plotting.

Pertemuan Ke-4 Kelas Sistem Fluida 03 (3 Desember 2020)

Pada pertemuan kali ini membuat re modeling dari model TwoTanks dan EmptyTanks pada library yang didampingi oleh Pak Hariyo, membahasa mengenai cara membuat permodelan, memasukkan parameter, serta mensimulasikannya.

Tugas ke-4

Soal

Nomor 1

Sistem ini mempunyai 2 kombinasi penghasil daya dari masing masing turbin.

1. Turbin Gas

Turbin Gas adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran internal, didalamnya energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar turbin sehingga menghasilkan output daya.

Komponen utama Turbin gas berupa Air Inlet section, Compressor Section, combustion Section dan turbin Section.

- Air Inlet Section, berfungsi menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor.

- Compressor Section, berfungsi untuk mengkompresikan udara yang berasal dari inlet udara hingga bertekanan tinggi sehingga pada saat terjadi combustion dapat menghasilkan uap panas berkecepatan tinggi yang dapat menghasilkan output yang besar.

- Combustion Section, udara yang bertekanan tinggi dibakar pada section ini yang mengubah energi panas menjadi energi kinetik dengan mengarahkan udara panas tersebut ke nozzle.

- Turbin Section, tempat terjadinya konversi energi kinetik menjadi energi mekanik yang digunakan sebagai penggerak.

- Exhaust Section, digunakan sebagai saluran pembuangan uap panas sisa yang keluar dari Turbin Gas.

2. Turbin Uap

Turbin uap adalah perangkat yang mengekstrak energi panas dari tekanan uap dan menggunakan itu untuk melakukan kerja mekanik pada poros yang berputar.

Pada sistem ini Heat Recovery Steam Generator mengambil uap buang dari Turbin gas yang akan dipanaskan kembali untuk dialirkan ke turbin yang lebih kecil yang berguna untuk menambahkan efisiensi pada sistem.

Nomor 2

- Turbin Gas, pada Turbin Gas terdapat komponen Compressor, Combustion Chambe, dan Heat exchanger.

•Turbin Gas, mengkonversi energi kinetik menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar turbin sehingga menghasilkan output daya.

•Compressor, mengkompresikan udara yang berasal dari inlet udara hingga bertekanan tinggi sehingga pada saat terjadi combustion dapat menghasilkan uap panas berkecepatan tinggi yang dapat menghasilkan output yang besar

•Combustion, mengubah energi panas menjadi energi kinetik dengan mengarahkan udara panas tersebut ke nozzle.

•Heat Exchanger, suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin.

Terdapat 3 jenis pada sistem ini yaitum Superheater, Evaporator dan Economiseur. Dimana Superheater untuk memanaskan uap yang sebelumnya saturated steam menjadi super heated steam, Evaporator berfungsi mengubah sebagian atau keseluruhan sebuah pelarut dari sebuah larutan dari bentuk cair menjadi uap, Economiseur berfungsi memanaskan fluida yang bertemperatur lingkungan agar fluida lebih cepat panas.

- Turbin Uap, pada Turbin Uap terdapat komponen Condenser, Drum(3 buah), Heat Exchanger ( Superheater, Evaporator, Economiseur ), Pipe, Pump, Valve.

•Condenser, berfungsi untuk mengubah fluida uap menjadi fluida cair.

•Drum, berfungsi sebagai tempat penyimpanan pada sistem cycling.

•Pipe, berfungsi untuk mengalirkan sebuah fluida.

•Pump, berfungsi memindahkan suatu cairan (fluida) dari suatu tempat ke tempat lain dengan menaikkan tekanan pada cairan tersebut.

•Valve, berfungsi mengatur, mengarahkan atau mengontrol suatu fluida dengan membuka, menutup atau menutup sebagian jalur aliran fluida.

•Heat Exchanger,

Nomor 3

Medium fluida yang bekerja pada sistem ini berupa gas dan uap pada komponen :

1. Turbin Gas

2. Turbin Uap

3. Pompa Sentrifugal

4. Kompresor

Konservasi energi dan massa dapat digunakan untuk menganalisa sistem yang berlangsung.

Nomor 4

- Jalur berwana hitam (tebal), sebagai jalur gas buang dari turbine yang tersambung pada Heat Recovery Steam Generator yang nantinya uap panas akan diputar kembali agar mengefisiensikan kerja sistem.

- Jalur berwarna merah, sebagai jalur fluida panas (Uap) yang terjadi pada sistem yang digunakan untuk menggerakkan Turbin Uap. Uap panas yang diambil dari hasil kerja Turbin Gas dialirkan ke Turbin Uap melalui Heat Recovery Steam Generator.

- Jalur berwarna biru, sebagai jalur fluida dingin (air) yang terjadi pada sistem. Setelah fluida uap diubah menjadi fluida cair pada kondensor fluida dialirkan menuju drum penyimpanan oleh pompa.

Pertemuan Ke-5 Kelas Sistem Fluida 03 (10 Desember 2020)

Pada pertemuan sore ini membahas mengenai Example pada Library berupa permodelan TestCompressor serta penjabaran mengenai Tugas Besar oleh Pak Hariyo

TestCompressor

Compressor digunakan untuk mamadatkan tekanan fluida. Pada permodelan ini tersusun dari beberapa model seperti :

1. Compressor

2. LumpedStraightPipe

3. SourceP

4. Sink

5. Medium menggunakan C3H3F5

Setelah itu dilakukan permodelan ulang dengan membuat model baru dengan parameter-parameter yang sama sesuai pada parametr model TestCompressor pada library.