Valve-Ikhsanul Fikri Fakhrurrozi
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT dan sholawat serta salam kepada Nabi Muhammad SAW, Perkenalkan nama saya Fikri, informasi singkat saya dapat dilihat sebagai berikut :
Nama : Ikhsanul Fikri Fakhrurrozi
Email : ifikrifakhrurrozi97@gmail.com
Contents
Pertemuan Pasca UTS
Pertemuan Pertama
Hari, Tanggal : Kamis, 12 November 2020 Oleh : Dr. Ahmad Indra
Pada pertemuan ini pak Dai memberikan pemaparan terkait dengan valve beserta simulasi valve pada CFDSOF. Valve adalah suatu perangkat yang berfungsi untuk mengatur dan mengarahkan aliran fluida dengan cara membuka atau menutup baik secara full atau sebagian. Berbagai jenis valve diantaranya adalah :
1. Gate Valve
2. Globe Valve
3. Ball Valve
4. Butterfly Valve
5. Check Valve
Sedangkan menurut fungsinya valve dibagi menjadi empat (dalam DIN 24300), yaitu katup pengarah, katup non-balik, katup kontrol dan katup penutup.
Kemudian pada pertemuan tersebut pak Dai memberikan tugas kepada mahasiswa terkait dengan analisa aliran fluida di dalam valve dengan menggunakan bantuan software CFDSOF dan Paraview sebagai pendukungnya. berikut adalah desain gate valve yang saya pilih untuk simulasi alirannya.
kemudian saya melakukan simulasi dengan menggunakan asumsi berikut :
1. kecepatan inlet = 1 m/s
2. fluida air pada suhu 25 derajat. (rho = 1000kg/m3, viskositas dinamik = 8.9 x 10^-4)
3. diameter dalam gate valve adalah 1 inch
Dan dihasilkan grafik residual sebagai berikut :
kemudian saya melakukan perhitungan pressure drop dengan membandingkan tekanan di inlet dan outlet valve. Hasil dari perhitungannya adalah sebagai berikut :
Perhitungan tersebut memberikan gambaran bahwa tekanan di inlet jauh lebih besar dibandingkan tekanan bagian outlet dikarenakan terjadi rugi-rugi tekanan sepanjang aliran didalam valve yang dapat disebabkan oleh hal-hal seperti perubahan penampang pada gate valve tersebut. Sebaliknya kecepatannya cenderung mengalami peningkatan di bagian entrance dan mengalami kesetimbangan setelah memasuki entrance region tersebut. grafik tekanan dan kecepatan dari simulasi tersebut adalah sebagai berikut :
Pertemuan Kedua
Hari, Tanggal : Kamis, 19 November 2020 Oleh : Dr. Ahmad Indra
Sistem fluida adalah suatu sistem yang berisi komponen-komponen yang digunakan untuk mengalirkan atau memindahkan fluida. Salah satu komponen-komponen tersebut adalah pompa yang merupakan sub-sistem dari suatu sistem fluida. Namun suatu pompa dapat dikatakan suatu sistem dikarenakan suatu pompa terdiri dari komponen-komponen yang merupakan sub-sistem dari pompa tersebut seperti casing, impeller, dll.
Dalam mempelajari sistem fluida terdapat 3 metode dalam mempelajari sistem fluida, yaitu adalah :
1. secara teoritis
2. aplikasi CFD
3. real (eksperimen).
Teori-teori yang ada dalam mempelajari sistem fluida bersifat ideal yang artinya masih terdapat batasan-batasan tertentu dalam menganalisis suatu sistem fluida seperti hasil analisis yang dilakukan sifatnya steady state. Namun teori-teori tersebut digunakan sebagai landasan dalam metode pembelajaran dengan metode CFD dan eksperimen. Aplikasi CFD digunakan untuk untuk memudahkan analisis sistem fluida untuk melengkapi teori yang ada sehingga hasil analisis yang dilakukan akan lebih confident dikarenakan metode CFD dapat digunakan untuk menganalisis sistem fluida secara transient. Kemudian eksperimen yang dilakukan untuk menganalisis sistem fluida digunakan untuk memperkuat teori dan aplikasi cfd yang ada sehingga hasil analisis akan lebih reliable karena analisis bersifat lebih aktual. Namun bukan berarti metode dengan eksperimen lebih vaik dari kedua metode sebelumnya. Masing-masing metode tersebut saling melengkapi metode yang lain. Hasil metode eksperimen tidak selalu menjadi tolok ukur ketepatan analisis sistem fluida. Apabila metode analisis metode eksperimen tersebut dibandingkan dengan metode teoritis kemudian terdapat perbedaan analisis yang tidak reliable, maka terdapat kemungkinan metode eksperimen tersebut terdapat kekeliruan dikarenakan perbedaan analisis yang tidak reliable tersebut.
PR Tanki Sistem Fluida
Pada pertemuan sebelumnya pak Dai memberikan PR untuk mempelajari aplikasi sistem fluida pada openmodelica. Berikut adalah model yang saya pelajari :
Pada pemodelan tersebut pipa mengalirkan air dari tangki 1 ke tengki 2, kemudian air di tangki 2 dialirkan menuju tangki 3 dengan pipa 2. Berikut saya lampirkan kode numeriknya yang berisi terkait dengan properties dari masing-masing komponen,
Saya mempelajari model tersebut dari example empty tank yang kemudian saya memberikan tambahan tank dan pipe pada model tersebut. Tulisan "redeclare package Medium =Modelica.Media.Water.ConstantPropertyLiquidWater" menunjukkan bahwa fluida yang kita input adalah air. Pada pemodelan yang saya pelajari tersebut masih terdapat error bagian matriks singular namun sampai sekarang saya masih belum mengetahui bagaimana cara menyelesaikannya.
Berikut saya lampirkan file hasil belajar saya,
Pertemuan Ketiga
Hari, Tanggal : Kamis, 26 November 2020 Oleh : Dr. Ahmad Indra
Pada pertemuan hari ini pak Dai membahas tentang pemodelan sistem fluida. Pemodelan sendiri adalah suatu cara untuk mempelajari sebuah sistem yang aktual melalui sebuah sistem tersimplifikasi. sebuah model adalah sebuah sistem yang merepresentasikan kondisi aktual dari sistem tersebut. Pemodelan memungkinkan kita dalam melakukan sebuah penelitian atau studi terhadap kondisi aktual pada sistem tersimplifikasi tanpa mengurangi keakuratan dalam studi. Meskipun pemodelan berbeda dengan kondisi aktual namun kita dapat dengan mudah mempelajari suatu sistem aktual dengan perubahan parameter dari aplikasi pemodelan tersebut. Terdapat beberapa jenis pemodelan, yaitu law driven model, yang menggunakan pendekatan hukum dasar fisika dan data driven model, yang menggunakan artificial intelligent.
Kemudian pak Dai mengarahkan kami untuk mempelajari openmodelica yang dibantu oleh pak Hariyo. Kami melakukan simulasi terkait two tanks, empty tanks dan juga simple cooling yang bisa kita dapat modelnya di library example openmodelica.
Two tanks sendiri melakukan pemodelan terkait air pada tangki 1 dengan ketinggian fluida 0.9 m yang mengalir melalui pipa horizontal ke tangki 2 yang pada awalnya sudah berisi air 0.1 m. Kemudian kedua tangki tersebut mencapai kondisi setimbang dimana jumlah fluida dikedua tangki tersebut sama pada t = 1.5 s. Berikut adalah pemodelannya dan grafiknya,
Yang kedua adalah simulasi terkait empty tank. Pada pemodelan ini tangki 1 terdapat fluida dengan 1 m3 yang kemudian mengalir melalui sebuah pipa vertikal menuju tangki 2 (tangki kosong) hingga fluida pada tangki 1 habis pada t sekitar 35 s. Berikut adalah pemodelan dan grafiknya,
Yang terakhir adalah pemodelan simple cooling.
PR 3 Sistem Fluida
HEAT SYSTEM
1. Deskripsi
Sistem diatas merupakan simple heat system dengan siklus aliran tertutup. Pada sistem tersebut terdapat kontroler sederhana yang berfungsi untuk mengatur komponen-komponen yang ada pada sistem tersebut sehingga heat system dapat dikontrol melalui valve yaitu adalah sebagai berikut; pump mengatur tekanan dan burner mengatur temperatur. Berikut adalah parameter-parameter yang diketahui dari pemodelan tersebut :
• Tangki :
Cross Area = 0.01 m^2,
Height = 2 m
• Pump
Tekanan Input = 110000 Pa
Tekanan output = 130000 Pa
• Heater
length = 2 m
diameter = 0.01 m
• Pipe
length = 10 m
diameter = 0.01 m
• RAdiator
length = 10 m
diameter = 0.01 m
2. Prosedur Analisa Pemodelan
• Membuka file heat system di library openmodelica Modelica => Fluid => Example => heat system.
• Checklist gambar Check berwarna hijau, kemudian lakukan simulasi dengan mengklik panah kanan berwarna hijau.
• Masuk bagian plotting terdapat berbagai parameter akhir setelah fluida pada tangki-tangki dalam keadaan setimbang.
• Jika ingin melihat perubahan parameter-parameter tersebut dalam waktu yang spesifik, maka kembali ke bagian modeling lalu klik huruf S di kiri tombol simulasi tadi. Tombol S disini merupakan simulation setup yang mana kita dapat mengubah waktu simulasi sehingga kita bisa mengetahui perubahan-perubahan parameter pada t=0 hingga t yang diinginkan.
3. Analisa Pemodelan
Sistem diatas merupakan simple heat system dengan siklus aliran tertutup. Pada sistem tersebut terdapat kontroler sederhana yang berfungsi untuk mengatur komponen-komponen yang ada pada sistem tersebut sehingga heat system dapat dikontrol melalui valve yaitu adalah sebagai berikut; pump mengatur tekanan dan burner mengatur temperatur. Kemudian kita dapat mengetahui perbedaan temperatur pada setiap waktu (t) dengan melakukan simulasi di openmodelica.
4. Hukum Fisika
• Hukum Perpindahan panas, Hukum perpindahan panas digunakan untuk menghitung temperatur fluida saat mengalami peningkatan temperatur dari heater dan penurunan temperatur setelah melewati radiator.
• Hukum Kekekalan Energi, Hukum kekekalan energi digunakan untuk mengubah energi mekanik motor mejadi energi fluida yang digunakan untuk menaikkan nilai tekanan.
5. Hasil Simulasi untuk Mendukung Kesimpulan
Pada sistem diatas, fluida dipompa untuk memasuki heater sehingga didalam heater tersebut fluida mengalami peningkatan temperatur. Kemudian fluida tersebut mengalir melewati valve kemudian menuju radiator. Didalam radiator ini fluida mengalami penurunan temperatur.
THREE TANKS
1. Deskripsi
Gambar diatas menunjukkan bahwa terdapat air pada setiap tangki. Tangki pertama terisi air dengan volume 8 m^3, tangki kedua terisi air dengan volume 3 m^3 dan tangki ketiga berisi air sebanyak 3 m^3. Parameter-parameter lain pada sistem tangki adalah sebagai berikut :
Tangki 1
• Tinggian Tangki = height = 12 m
• Cross Area = 1 m^2
• Terhubung ke pipe1 (port_b)
• Diameter ports = 0.1 m
• Jumlah Ports yang digunakan = nPorts = 1
Tangki 2
• Tinggian Tangki = height = 12 m
• Cross Area = 1 m^2
• Terhubung ke pipe1 (port_b)
• Diameter ports = 0.1 m
• Jumlah Ports yang digunakan = nPorts = 1
Tangki 3
• Tinggian Tangki = height = 12 m
• Cross Area = 1 m^2
• Terhubung ke pipe1 (port_b)
• Diameter ports = 0.1 m
• Jumlah Ports yang digunakan = nPorts = 1
Pipe1
• Panjang pipa = 2
• ketinggian port_b – ketinggian port_a = height_ab = 2
• Diameter pipa = 0.1
Pipe2
• Panjang pipa = length = 2
• ketinggian port_b – ketinggian port_a = height_ab = 2
• Diameter pipa = 0.1
Pipe3
• Panjang pipaa = length 2
• ketinggian port_b – ketinggian port_a = height_ab = -1
• Diameter pipa = 0.1
2. Prosedur Analisa Pemodelan
• Membuka file three tanks di library openmodelica Modelica => Fluid => Example => Tanks => Three Tanks.
• Checklist gambar Check berwarna hijau, kemudian lakukan simulasi dengan mengklik panah kanan berwarna hijau.
• Masuk bagian plotting terdapat berbagai parameter akhir setelah fluida pada tangki-tangki dalam keadaan setimbang.
• Jika ingin melihat perubahan parameter-parameter tersebut dalam waktu yang spesifik, maka kembali ke bagian modeling lalu klik huruf S di kiri tombol simulasi tadi. Tombol S disini merupakan simulation setup yang mana kita dapat mengubah waktu simulasi sehingga kita bisa mengetahui perubahan-perubahan parameter pada t=0 hingga t yang diinginkan.
3. Analisa Pemodelan
Nilai volume awal pada masing-masing tangki adalah 8 m^3 untuk tangki 1 dan 3 m^3 untuk tangki 2 dan 3. Kemudian nilai volume akhir dari masing-masing tangki adalah 3.67 m^3 untuk tangki 1 dan 2 dan 6.67 m^3 untuk tangki 3. Perbedaan volume akhir pada tangki 1,2 dan tangki 3 disebabkan karena perbedaan height_ab pada pipe yang tersambung pada setiap tangki. pipe 1 dan pipe 2 memiliki height_ab sama, yaitu 2 m sehingga posisi tangki 1 dan tangki 2 sejajar. pipe 3 memiliki height_ab = -1 m sehingga kedudukan tangki 3 lebih rendah dibandingkan tangki 1 dan 2. Rangkaian sistem ini berlangsung selama 200 detik hingga fluida pada setiap tangki mengalami kesetimbangan akhir.
4. Hukum Fisika
• Hukum Bernoulli, Hukum bernoulli digunakan untuk menghitung berapa volume akhir ketiga tangki tersebut dalam kondisi setimbangnya.
• Hukum KOntinuitas, Hukum kontinuitas digunakan untuk menghitung pada t berapa ketiga tangki tersebut dalam kondisi setimbang.
5. Hasil Simulasi untuk Mendukung Kesimpulan
Grafik diatas menunjukkan perbedaan volume air pada tiap tangki sepanjang waktu dari t = 0 sampai t = 200 s.
Pertemuan Keempat
Hari, Tanggal : Kamis, 3 Desember 2020 Oleh : Dr. Ahmad Indra dan Pak Hariyo
Pada hari ini kami melakukan remodeling model yang sudah ada di library openmodelica. Berikut adalah remodeling yang dibuat :
1. Remodeling Empty Tanks
2. Remodeling Two tanks
Kemudian kami melakukan kodiing terkait materi konservasi massa pada kontrol volume.
