Valve Anbia Maulana

Pertemuan Sistem Fluida

Pendahuluan

بِسْمِ اللهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيْمِ

السَّلاَمُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُهُ

Nama : Anbia Maulana Pujiantoro

NPM: 1806181842

Pertemuan 1: Mengenai Valve

Pak Dai memjelaskan tentang penggunaan CDFSOF dengan melakukan praktik langsung berupa Valve.

Valve atau yang biasa disebut katup adalah sebuah perangkat yang mengatur, mengarahkan atau mengontrol aliran dari suatu cairan (gas, cairan, padatan terfluidisasi) dengan membuka, menutup, atau menutup sebagian dari jalan alirannya

katup memainkan peran penting dalam aplikasi industri mulai dari transportasi air minum juga untuk mengontrol pengapian di mesin roket.

Valve/Katup dapat dioperasikan secara manual, baik oleh pegangan , tuas pedal dan lain-lain. Selain dapat dioperasikan secara manual katup juga dapat dioperasikan secara otomatis dengan menggunakan prinsip perubahan aliran tekanan, suhu dll. Perubahan2 ini dapat mempengaruhi diafragma, pegas atau piston yang pada gilirannya mengaktifkan katup secara otomatis.

Valve memiliki fungsi :

1. Start / Stop sebuah aliran

2. Meregulasi sebuah aliran

3. Menghindari backflow aliran ( Aliran bergerak 1 Arah )

Kemudian Bang Ales menjelaskan tentang ilmu yang beliau jelaskan tentang materi sebelum UTS. CFD (Computational Fluid Dynamics) adalah Software analisis untuk melakukan simulasi saat sebuah benda diberikan gaya fluida. Disana dapat dihasilkan sebuah grafik / analisa beruba pressure drop, kecepatan aliran dan lain sebagainya.

Contohnya fenomena konduksi, konveksi, aliran, dan lain-lain. Selain itu CFD berguna untuk menghitung rumus dan visualisasi sehingga kita dapat memanfaatkan sistem fluida.

Ada 3 jenis gate valve:

1. Rising Stem Gate Valve, jika dioperasikan handwheel naik dan stem juga naik

2. Non Rising Stem Gate Valve, jika di opersikan handwheel tetap dan stem juga tetap.

3. Outside Screw & Yoke Gate Valve, jika di operasikan handwheel tetap tapi stemnya naik.

Rising Stem & NonRising Stem digunakan untuk tekanan yang tidak terlalu tinggi, dan tidak cocok untuk getaran. Outside Screw & Yoke Gate Valve amat cocok digunakan untuk high pressure. Biasanya OS & Y banyak di gunakan di lapangan minyak, medan yang tinggi, temperature tinggi. Karena pada OS & Y stem naik atau turun bisa dijadikan sebagai penanda. Contoh, apabila stem tinggi itu menandakan posisi valve sedang buka penuh. Pada dasarnya body & bonet pada gate terbuat dari bahan yang sama.

Tugas 1 : Melakukan Simulasi berbentuk Valve

Assalamualaikum Pak Dai, mohon maaf berhubung di rumah saya pengguna Apple semua dan memakai OS MAC, saya tidak dapat mendownload CFDSOF. Namun, saya mendapatkan aplikasi serupa, dengan harapan saya dapat ikut mempelajari dan memahami konsep yang bapak berikan.

Apps tersebut bernama SimScale dimana merupakan CFD Software berbasis web ataupun cloud.

Saya mempelajari berdasarkan Youtube : https://www.youtube.com/watch?v=tc5VBS8V1jo

Berikut Step-step yang saya lakukan

1. Saya menemukan sumber bentuk Valve di internet sebagai berikut :

Dengan melakukan simulasi berupa Incompressible and steady state condition. Disini saya akan mencoba melakukan simulasi menggunakan Water

Boundary condition disini saya menggunakan Pressure Inlet 1 lbf/in^2

Dan pressure outlet sebesar 0 lbf/in^2

Saya menambahkan boundary layer dimana dinding-dinding diasumsikan free slip

Melakukan simulation control

Dilakukan run test, namun waktunya cukup lama sehingga saya taruh proses & bukti terlebih dahulu

Dihasilkan

Pertemuan 2: Aliran Multiphase ( Air dan Solid )

Ada 3 metode untuk menganalisa Sistem Fluida - CFD ( tidak membutuhkan peralatan, uang)

Melengkapi untuk virtual condition

- Experiment (actual)

-Theorytical - memberikan verifikasi data experiment apakah valid saat kondisi ideal dan dapat terjadi kesalah data

pertimbangan experiment adalah berupa waktu, tenaga dan uang

Simulasi untuk Multiphase economizer CFD pembangkit listrik PLN PLTU

Peran CFD dalam kehidupan pekerjaan : - Teoritis perlu diadakan evaluasi

eksperimen: Hasil yang di tampilkan berupa real dan aktual namun terdapat contraint yaitu waktu, biaya dan keterbatasan tenaga

teori: metode ini memberikan keyakinan kita untuk verifikasi data eksperimen betul atau tidak pada kondisi ideal, karena eksperimen ada kesalahan data.

numerik atau CFD: bila perhitungan yang dilakukan sangat kompleks dan tidak bisa diselesaikan pada metode teoritis, maka bisa memakai CFD. kelebihannya tidak memerlukan resources yang banyak, namun kekurangannya tidak akurat seperti eksperimen dan tidak ideal seperti teoritis.

Ketiga metode tersebut saling melengkapi, maka dari itu kita harus mengenal ketiga metode ini untuk menyelesaikan masalah terkait sistem fluida.

turbin impuls : Turbin impuls mengubah energi fluida dalam bentuk tekanan dengan mengubah arah aliran fluida ketika terkena bilah rotor. Turbin ini memanfaatkan head yang tinggi, dedesain berbentuk mangkuk agar terjadi perubahan momentum.

turbin reaksi : Turbin reaksi mengubah energi fluida dengan reaksi pada bilah rotor, ketika fluida mengalami perubahan momentum. Tekanan di bagian atas kecil sementara tekanan bagian bawah besar sehingga ada gaya lengan atau torsi.

Pak Dai menjelaskan tentang Hub dan Tip pada sudu / impeller

Tugas 2 : Melakukan simulation menggunakan sistem tangki

Berikut adalah tugas saya, saya mencari di google dengan keyword "Tank OpenModellica"

Terdapat 2 tanki, Tanki 1 Memiliki level 2 M dengan disambungkan ke tanki 2 dengan level 1.0e-10m

berikut adalah hasilnya

berikut hasil setelah dilakukan simlasi

Dan berikut adalah hasil syntaxnya

Berikut adalah filenya dengan format.mo

https://drive.google.com/file/d/1gTXZ-IjdoLU4RK-fZq8oYC_DB65Lz8Gn/view?usp=sharing

Pertemuan 3

Filososi permodelan = sebuah usaha untuk mempelajari sebuah sistem aktual melalui sebuah sistem yang di simplify, berusaha merepresentasikan kondisi aktual.

Kita sulit mempelajri kondisi aktual, terdapat variabel2 complex sehingga banyak yang tidak beririsan.

PLTA PLTU merupakan contoh sistem fluida secara besar, kalau dianalisa sangat sulit untuk studi aktual karena terdapat constraint2 tertentu

Variabel, geometri di simplfikasi tidak mengurangi keakuratan

dengan prinsip tersebut, permodelan

permodelan tidak akan pernah sama dengan aktual, namun daat dipelajari berbagai hal, dapat mepelajari tekanan, input flowrate, implikasi terhadap sistem dapat dipaelajari

model berupa fisik (permipaan,

Permodelan secara virtual / computational memiliki ilmu-ilmu dasar permodelan fluida, kita harus confidence yang kuat untuk memahami perhitungan / kalkulasi dari perhitungan tersebut

Variabel-variabel di lakukan analisis komprehensif dengan menggabukan beberapa prinsip supaya mendapatkan pendekatan yang akurat

pendekatan hukum fisika, law driven physics model.

permodelan artifial intelligence, untuk merumskan hubungan variabel. Data driven model

mengkombinasikan kedua hukum tersebut

Tugas 3

Untuk tugas 3, diberikan 2 soal yaitu soal dan pembahasan akan ditulis dibawah

Soal :

ANALISA PEMODELAN SISTEM DENGAN TOOLS OPENMODELICA

Dari sistem fluida yang diberikan dalam gambar-gambar berikut, buatlah analisa pemodelannya sbb :

1. Deskripsi/uraian fisik berdasarkan bagan yang ada

2. Prosedur analisa pemodelan

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan

4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan

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

Jawaban

1.Sistem pemanasan Fluida dalam tangki.

a. Fluida di dalam tangki dipindahkan dengan pompa dan didorong ke sebuah pemanasan / Heater hingga suhu tertentu

b. Suhu fluida di ukur menggunakan alat ukur temperature untuk mengetahui temperature pada fluida tersebut c. melewati valve yang berfungsi untuk mengatur seberapa besar debit yang akan masuk ke radiator dengan tujuan n menurunkan temperature fluida dengan menggunakan perpindahan panas memanfaatkan perbedaan antara temperature fluida dengan temperature ambient, D. setelah itu temperature fluida diukur kembali sebelum memasuki tangki awal.

Parameter-parameter pada sistem three tanks ini adalah sebagai berikut :

Tangki

• Ketinggian Tangki = 2 m

• Cross Area = 0.01 m^2

• Level Start = 1 m

Pompa

• Tekanan Input = 110000 Pa

• Tekanan Output = 130000 Pa

• Rotational Speed = 1500 Rev/min

Heater

• Panjang pipa = 2 m

• Diameter pipa = 0.01 m

• Tekanan awal = 130000 Pa

Burner

• Kalor = 1600 Watt

• Temperatur Reference = 70

• Alpha = -0.5 1/K

Pipa

• Panjang pipa = length = 10 m

• Tekanan awal = 130000 Pa

• Diameter pipa = 0.1 m

Valve

• Pressure drop = 10000 Pa

• Mass flow rate = 0.01 kg/s

Radiator

• Panjang pipa = 10 m

• Diameter pipa = 0.01 m

• Tekanan awal = 110000 Pa

• Temperatur awal = 50 C

Wall

• Thermal Conductance = 80 W/K

2. Prosedur analisa pemodelan

Dalam melakukan permodelan analisa heating system di openmodelica, kita dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut:

1. Membuka library openmodelica lalu memilih file heating system yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica -> Fluid -> Example -> Heating system)

2. permodelan yang akan di analisis pada diagram view, Apabila sudah benar lanjut ke step berikutnya

3. tentukan variabel lalu dilakukan simulasi dengan menekan tombol ->

4. Menu ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehinggaasil untuk melihat simulasi dan dapat translasikan dalam bentuk grafik dengan menceklis variable.

5. Dapat memilih variable apa yang ingin di analisa

6.Apabila ingin melakukan interval waktu, dapat mengklik symbol S pada model

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan

Permodelan heating system untuk memanaskan fluida didalam tangki, dengan dipompa terlebih dahulu lalu dipanaskan heater dengan sumber dari burner.

Fluida yang telah melewati burner tersebut akan mengalami kenaikan temperatur.

Kontrol sederhana dipasangkan ke masing-masing komponensehingga sistem pemanas dapat diatur dengan katup, pompa mengontrol tekanan, burner mengontrol temperatur.

OLeh karena itu kita dapat mengetahui temperatur pada fluida dengan berbagai macam pengaturan parameter pada sistem melalui bantuan open modelica. Tetapi saat model sudah di check dan dilakukan simulasi, aplikasi mengalami error sehingga tidak bisa mengeluarkan hasil.

4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan

Hukum Fisika

1.Hukum kekekalan energi pada pompa dan hukum mengenai perpindahan panas dari heater dan radiator ke fluida. 2. Heat Transfer.

Energi yang diterima oleh fluida akan digunakan untuk menaikkan tekanan dan mengatasi gesekan pada pipa dan fitting yang terdapat pada sistem yang dilalui. Hukum tentang perpindahan panas digunakan untuk mengetahui temperatur pada fluida setelah mengalami perpindahan panas dari heater ke fluida dan digunakan untuk menghitung seberapa besar panas yang terbuang ketika fluida melewati suatu radiator.

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

Saya sedang mencoba terus, aplikasi crash terus

Soal Three Tanks

1. A. Tanki

1. A. Tanki dengan Level air 8m B. Pipa 1 dengan

Pada Tangki 1

a.Tinggian Tangki (height) = 12 m

b.Cross Area = 1 m^2

c.Terhubung ke pipe1 (port_b)

d.Diameter ports = 0.1 m

e.nPorts = 1

Pada Tangki 2

a.Tinggian Tangki (height) = 12 m

b.Cross Area = 1 m^3

c.Terhubung ke pipe1 (port_b)

d.Diameter ports = 0.1 m

e.nPorts = 1

Pada Tangki 3

a.Tinggian Tangki (height) = 12 m

b.Cross Area = 1 m^2

c.Terhubung ke pipe1 (port_b)

d.Diameter ports = 0.1 m

e.nPorts = 1

Pada Pipe1

a.Panjang pipa = 2

b.ketinggian port_b – port_a (height_ab)= 2

c.Diameter pipa = 0.1

Pada Pipe2

a.Panjang pipa = length = 2

b.ketinggian port_b – port_a (height_ab)= 2

c.Diameter pipa = 0.1

Pada Pipe 3

a.Panjang pipaa = length 2

b.ketinggian port_b – port_a (height_ab)= -1

c.Diameter pipa = 0.1

3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan

menggunakan 3 tangki dengan ukuran yang sama, dengan kondisi awal (t=0) yaitu posisi tangki dan level air pada tangki berbeda.

Seiring berjalan nya waktu, level air dari ketiga tangki ini akan mengalami kesetimbangan (tinggi permukaan air akan sama).

Level air dan volume pada tangki 1 dan tangki 2 akan menurun dan level air dan volume pada tangki 3 akan meningkat.

4. Catatan konsep utama hukum fisika yang diimplementasikan dalam pemodelan

1. Asas Kontinuitas ( menghitung waktu agar ketiga tangki dalam kondisi setimbang)

2. Bernoulli (menentukan ketinggian permukaan air pada ketiga tangki tersebut pada kondisi tekanan, massa jenis, dan kecepatan aliran yang sama)

5. Untuk hasil melakukan simulasi

Didapatkan hasil level Tank1 dan Tank2 adalah 3,6667 meter dan Tank3 sebesar 6.6667 meter.

Pertemuan 4

Assalamualaikum Wr. Wb.

simulasi two tanks.

Untuk variabel tank 1 memiliki data yaitu

Atank = 1 m2,

To = 313.15 K,

g = 10 m/s2,

htank = 1 m

level = 0.9 m.

Berikutnya untuk pipe sendiri memiliki parameter yaitu untuk

To = 293.15

V_flowLaminar = 2

V_flowNominal = 4

dplaminar = 10 Pa, dan dpnominal = 30 Pa.

Selanjutnya adalah tank 2 dengan parameter sebagai berikut.

Atank = 1 m2, To = 293.15 K,

g = 10 m/s2,

htank = 1 m,

level = 0.1 m.

Didapatkan bahwa perubahan volume air pada kedua tank mengalami nilai yang konstan dan stabil pada waktu 1.4 s.

Memasukan variabel tank 1, pipe, dan tank 2.

Tank 1 dibuat memiliki ketinggian yang lebih tinggi dari tank 2 dan karena perbedaan tinggi dan tekanan. Fluida berupa air mengalir melalui pipe dari tank 1 menuju tank 2.

Tank 1 crossArea = 1

height = 1.1

level_start = 1

nPorts = 1.

Kemudian untuk tank 2 yaitu crossArea = 1

height = 1.1 level_start = 1.0e-10

nPorts = 1.

Selanjutnya untuk pipe yaitu

diameter = 0.1,

height_ab = -1,

length = 1

Dilakukan plotting Didapatkan nilai konstan untuk perubahan level yaitu untuk tank 1 0 m, dan tank 2 1 m. Kemudian untuk waktu stabil adalah 34 s.

Materi berikutnya adalah simulasi mengenai konservasi massa dari suatu aliran fluida, untuk persamaan konservasi massa yang diketahui adalah sebagai berikut.

                                                          dm/dt = ṁin - ṁout

Keterangan :

dm : perunbahan massa

dt : perubahan waktu

ṁin : mass flow rate masuk

ṁout : mass flow rate keluar

parameter SpecificHeatCapacity R=287, V= 1e-3 T= 293, m_flow_in= 1e-3, m_flow_out= 0.01e-3. Dengan persamaan yang digunakan sebagai berikut.

der(m) = m_flow_in- m_flow_out

P*V = m*R*T

perubahan massa (dm) terhadap waktu (dt), perubahan yang terlihat adalah massa awal 0.0012 menjadi 0.0022 dalam waktu 1 s.

[[File:]]

Tugas Pertemuan 4

Combined Cycle Power Plant

Tanalisis sistem fluida di dalam suatu Siklus Kombinasi Pembangkit Daya (Combined Cycle Power Plant) seperti diberikan dalam gambar dibawah ini :

Dengan file ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50

1. Bagaimanakah analisa termodinamika (konservasi massa dan energi) pada sistem tersebut, buat skematik analisisnya.

Combined cycle power plant adalah sebuah assembly dari heat engine yang bekerja bersamaan untuk menghasilkan gerak generator yang akan diubah menjadi listrik.

Terdapat 2 bagian besar yang dapat dilakukan Analisa termodinamika (konservasi energi dan massa).

Yang berada di darat disebut combined cycle gas turbin (CCGT) dan yang sebagai tenaga penggerak air laut adalah combined gas and stream (CCOGAS).

Turbin Gas Generator umumnya mengalami perubahan beban untuk memenuhi kebutuhan daya listrik yang berubah sewaktu-waktu, sesuai dengan permintaan konsumen. Beban dari turbin gas yang berubah-ubah akan berpengaruh terhadap kinerja dari tiap-tiap komponennya antara lain kompresor, combustion chamber, dan turbin gas. Dalam merespon perubahan beban yang terjadi, maka suplai bahan bakar, udara pembakaran, serta gas buang yang akan di proses di HRSG untuk mengoperasikan turbin uap ikut berubah pula.

Hal tersebut akan berpengaruh pada kinerja dan efisiensi dari gas turbin tersebut. Dengan mengetahui efisiensi siklus pada tiap beban maka diperoleh grafik efisiensi siklus pada turbin gas generator sehingga diketahui perbedaan nilai efisiensi siklus pada tiap variasi pembebanan.

a) Combined Cycle Gas Turbin (CCGT)

Menggunakan siklus Braytone, siklus dimana dengan pola 1-2-3-4-1. Siklus Brayton ini terdiri dari proses kompresi isentropik yang diakhiri dengan proses pelepasan panas pada tekanan konstan.

Pada siklus Bryton tiap-tiap keadaan proses dapat dianalisis secara berikut:

Siklus brayton terdiri dari proses: 1-2 : Proses kompresi isentropik yang terjadi didalam kompresor

2-3 : Proses pemasukan kalor pada tekanan konstan ( isobar ) terjadi didalam ruang bakar atau alat pemindah kalor ( pemanas )

3-4 : Proses ekspansi isentropik terjadi didalam turbin

4-1 : Proses pembuangan kalor pada tekanan tetap terjadi didalam alat pemindah kalor (pendingin), proses ini terjadi pada sistem tertutup.

b) Combined Gas and Stream (COGAS)

Siklus dari turbin uap menggunakan siklus Rankine digambarkan sebagai berikut :

- Proses 1-2 melalui proses kompreesi isentropic dipompa dari tekanan rendah ke tinggi. Pada proses membutuhkan sedikit input energi (isentropic) dan tidak terjadi perubahan enthalpy.

- Proses 2-3 liquid HP memasuki boiler, dimana saat dipanaskan tekanan constant dan kalor masuk. Liquid dipanaskan hingga menjadi dry saturated vapor.

- Proses 3-4 dry saturated vapour mengalami ekspansi karena melewati turbin sehingga tekanan dan temperature berkuran, dan juga terjadi sedikit kondensasi. Pada proses ini terjadi secara isentropic sehingga tidak terjadi perubahan enthalpy, tetapi ada tambahan hasil kondensasi yang menyebabkan terjadinya perubahan enthalpy.

- Proses 4-1 ketika wet vapour memasuki kondensor dimana kondensat berubah pada kondisi konstan pressure menjadi saturated liquid.

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

a) Turbin gas

Adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari arus gas pembakaran. Energi ditambahkan di arus gas di pembakar, di mana udara dicampur dengan bahan bakar dan dinyalakan. Pembakaran meningkatkan suhu, kecepatan dan volume dari aliran gas. Kemudian diarahkan melalui sebuah penyebar (nozzle) melalui baling-baling turbin, memutar turbin dan mentenagai kompresor.

Parameter :

- Efisiensi compressor  : 87%

- Compression rate : 14,02

- Sumber fuel : Fuel source with fixed pressure and mass flow rate, memiliki density 0.838 kg/m^3 . dengan temperature 185 C dan tekananconstant 1 bar.

- Sumber air memiliki tekanan dan mass flow rate constant/fix. Mass flow rate 13.44 kg/s.

- Fuel gas source dengan tekanan dan mass flow rate constant sebesar 1.013 bar dan mass flow rate 600 kg/s. Dengan temperature 29.4 C.

- Humidity = 97%

b) Dynamic exchanger digunakan untuk pemanasan atau pendinginan dengan viskositas tinggi produk, proses kristalisasi, penguapan tinggi dan fouling aplikasi.

Parameter :

- L = 20.4 & 20.72 m

- Jumlah component parallel = 246

- Diameter internal = 32.8e-3

Efisiensi isentropik diatas menunjukkan tidak ada kalor yang masuk dan keluar dari sistem serta tidak ada energi yang hilang akibat gesekan pada saat sistem berlangsung.

c) Generator Hasil putaran pada shaft memungkinkan perubahan energi mekanik menjadi energi listrik di generator

d) Control Valve : mengtur tekanan

e) Stodola / steam turbin : merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam

bentuk putaran poros turbin. Maximal mass flow through the turbin : 140 & 150 kg/s.

f) Condensor : Kondensor berfungsi untuk merubah fasa uap panas menjadi liquid.

- Cavity volume : 1000 m^3

- Cavity cross-sectional cavity : 100 m^2

- Pipe internal diameter : 0.018

- Fraction of initial water volume in the drum 0.15

g) Generator : Menghasilkan tenaga / Daya.

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

Pada Analisa perhitungannya menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa

Pada kompresor,pompa,turbin dan HRSG mengalami proses adiabatic,yang dimana proses adiabatic adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem kelingkungan ataupun sebaliknya.Pada

proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan.

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

Dalam sistem ini diasumsikan dalam kondisi steady state dan energi kinetic diabaikan. Pada sistem ini mesin yang bekerja adalah :

a) Gas turbin

media fluida yang bekerja adalah udara yang di compress menjadi gas panas bertekanan tinggi setelah itu dicampur dengan bahan bakar dan menghasilkan udara panas yang diarahkan sehingga menjadi energi kinetic. Perhitungan-perhitungan yang digunakan :

- Kerja yang dibutuhkan Kompressor : Wc= ma (h2-h1),

- Kalor yang dihasilkan proses combustion : Qa = (ma + mf) (h3 - h4)

- Daya yang dibutuhkan turbin : WT = (ma + mf) (h3-h4).

- Kalor yang dilepas : QR = (ma + mf) (h4 – h1).

b) Turbin Uap

Media fluida yang bekerja adalah liquid yang dikompresi menjadi tekanan tinggi. Setelah iu dipanaskan menjadi dry saturated vapor. Setelah itu mengalami ekspansi dan menjadi wet vapour.

Perhitungan rankine cycle sebagai berikut

Masing-masing dari empat persamaan berikutnya diturunkan dari keseimbangan energi dan massa untuk volume control. Efisiensi thermal mendefinisikan efisiensi termodinamika dari siklus sebagai rasio keluaran daya bersih terhadap masukan panas.

4. Jelaskan flow line (jalur koneksi) masing-masing yang diberi warna hitam, merah

- 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 5

Maaf internet saya lagi belum kuat join pak, tunggu sebentar

update 16.40, Mohon maaf Pak, internet saya down nunggu nyala, untuk sinyal internet hp saya sinyalnya kecil juga ga kuat pak

Untuk pertemuan ke 5

example yang ada pada system library ThermoSysPro.

dijelaskan

1. mengenai apa dan bagaimana fungsi masing - masing dari alat yang digunakan.

A. terdapat source PQ sebagai suatu fluida yang akan digunakan pada sistem. B. terdapat pipe yang mengalirkan fluida masuk dan keluar dari compressor. C. Compressor, yaitu untuk mengkompresi tekanan dari fluida dan juga menyebabkan tekanan naik, temperatur naik, dan volume turun. D. Part terakhir yaitu sink, sebagai wadah untuk menampung hasil kompresi dari compressor yang sebelumnya dialirkan melalui pipa kembali.

Lalu dilakukan pengecekan model untuk mengetahui apakah sudah balance antara variabel dan equation untuk model compressor yang digunakan.

Dengan Hasilnya diketahui untuk variabel dan equation memiliki nilai sebesar 138.

Hasil yang didapatkan adalah perubahan tekanan untuk kondisi C1 dan C2 stabil terhadap waktu, hal ini menandakan bahwa sistem tersebut dalam keadaan steady state.

Begitu pun variabel lain, dimana konstan untuk grafiknya terhadap waktu.

model dengan cara mandiri dengan memasukan alat - alat yang digunakan dan parameter yang dibutuhkan. Lalu saya mencoba dengan detail dan lampiran sebagai berikut

1) Source PQ

fluid pressure = 0.9999999 bar

mass flow = 1 kg/s

fluid spesific enthalpy = 3.e4 J/kg.

2. Pipe

Parameter yang digunakan adalah fluid tipe 2 = C3H3F5

3. Compressor

inlet pressure = 100.000 Pa

4. Sink

Parameter yang digunakan adalah fluid specifi enthalpy = 100.000 J/kg

Melakukan check model

1. Valve Control

2. Centrifugal Pump

3. Tank

4. Dan alat pendukung

Pertemuan 6

Hari ini diadakan kelas dosen dari Prof.Ir Harun Al Rasyid

Pemahaman dan catatan kasar saya hari ini nanti saya akan elaborate lebih lanjut :

- Turbine :

- CCPP Auxalaries : harus di design untuk mengikuti beban

- Cyclus aliran air :

Terdapat pipa-pipa yang interconnected sehingga membentuk sebuah sistem

Evaluasi Combine Cycle :

1. Efisiensi

2. Harga

menjadi tantangan bagi kita semua untuk mengupayakan balance dengan konsep sama

Dari design performance seharusnya sama aero derifatif material lebih tipis tetapi lebih kuat dapat dikonversi dengan menghubungkan generator dan daya dikonversi menjadi shaft masuk ke poros masuk ke generator. Biaya menjadi concern utama.

Material titanium dengan efisiensi yang cukup tinggi dapat menemumakan equilibrium dengan harga

Pltu beroprasi base load, bukan beban variasi apabila beban bervariasi menggunakan design khusus

Combine cycle dapat menerima variasi beban sehingga dapat memenerima stress material atau beban puncak. Lebih tinggi efisiensinya. Lebih ramah lingkungan.

PLTU variasi beban dasar, efisiensi rendah, dengan bahan bakar yang sama, efisiensi lebih rendah. Bahan bakar yang lebih murah

Combustur dari gas turbin menghasilkan daya, boier combuster dari batubatara langsung masuk tidak menghasilkan daya.

Karena di indonesia PLTU menggunakan low cal coal dengan harga murah, disarankan kecendrungan harga cukup tinggi atau keterbasan supply.

Mesin pesawat terbang pada combustion engine pada PD 1 & 2, setelah itu menggunakan gas turbine.

2 tak dan 4 tak sangat risky saat di udara, hampir semua pesawat menggunakan gas turbine. Turboprop, Turbin di combine dengan propeler atau shaftnya umumnya digunakan pada pesawat domestik CN-235

Combine cycle dibagi menjadi 1 generator & 2 generator, gas buang di gunakan

1 poros turbine transmisi energi, konsepnya

2 generator = 2 peralatan = harga lebih mahal. teknisnya, terdapat interkoneksi harus di sinkronkan

turbin gas putaran lebih tinggi putaranya , sedangkan uap lebih lebih lambat. dengan menggunakan gear box, shaft dapat diatur dan koneksi.

Double shaft umumnya jarang digunakan karena pertimbangan harga

cenderung orang menggunakan 1 shaft dengan gearbox dibandingkan 2 generator dengan 1 combine cycle

Untuk cost dengan mW yang sama biasanya tidak dibandingan, namun dengan sumber gas dengan PLTU dapat bersaing. Efisiensinya lebih tinggi sehingga harga lebih murah karena combine cycle lebih baik dan untuk menggunakan batubara emisi tinggi dapat mempengaruhi lingkungan

Tugas Besar - Sistem Fluida

SIMULASI KENDALI FLOW CONTROL UNITG.U.N.T TIPE 020 DENGAN PENGENDALI PID

Latar Belakang

Tugas Besar Sistem Fluida ini akan membahas mengenai Flow Control. Model akan disimulasikan dengan perangkat lunak berbasis system dynamic yaitu OpenModelica. Tugas ini dilakukan untuk membantu kita memahami sebuah sistem fluida mulai dari sistem tersebut, sistem OpenModelica itu sendiri, parameter yang digunakan, hingga hasil akhir yang didapatkan dengan menjalankan simulasi tersebut.

Harapan dari tugas ini untuk kedepannya adalah dapat membantu kita dalam memahami dinamika sistem suatu sistem fluida dan menerapkan ilmu yang didapat dari tugas besar ini ketika merancang suatu model sistem fluida kedepannya nanti.

Sinopsis

Sistem kendali proses terdiri dari dua bagian utama yaitu:

1.Pengendali (controller)

2.Kendalian (plant)

Gambar di atas atas, isyarat luaran(output signal) dan isyarat (Control Signal)dapat dilengkapi (tetapi tidak harus) dengan isyarat umpan-balik (feedback Signal) yang dalam operasinya dibandingkan dengan isyarat masukan acuan (Reference input signal)atau perintah, atau set point, agar pengendali dapat menghasilkan isyarat yang mengendalikan an samapai menghasilkan luaran yang diharapkan. Sistem kontrol yang demikian biasa dikategorikan sebagai system kontrol dengan umpan- balik (feedback Control System). Tidak semua sistem merupakan sistem dengan umpan balik, banyak juga sistem yang beroperasi tanpa umpan balik

Model yang akan dibicarakan di sini adalah pengaturan ketinggian air pada suatu bak (water level control). Sistem terdiri dari motor yang menggerakkan pompa. Pompa ini mengisi bak lewat sebuah pipa yang panjang. Pada bak terdapat saluran pembuangan yang akan mengeluarkan air. Ketinggian air dalam bak dijaga tetap walaupun ada gangguan dari luar.

Flow Control Unit adalah suatu Modul Praktikum yang digunakan untuk mempelajari konsep dasar pengendalian proses aliran fluida pada sistem tangki air. Modul ini terdiri dari sebuah tangki penyedia yang terhubung dengan sebuah pompa (yang digunakan untuk aliran air keluar) dan dua buah katup dengan hubungan seri (yang digunakan untuk aliran air masuk). Sumber air yang mengalir pada katup berasal dari aliran air yang keluar dari pompa dan pada pipa penghubungnya terdapat sebuah rotameter yang transparant dan sebuah sensor aliran (Flow Sensor)

Pompa akan bekerja bila katup manual terbuka. -Besaran aliran fluida (debit) divisualisasi pada rotameter dalam skala liter/menit. -Debit aliran fluida juga dipindai oleh sensor aliran dalam bentuk sinyal listrik . Sinyal luaran ini akan diteruskan pada pengendali guna menghasilkan isyarat kendali untuk menggerakan pompa dan katup otomatis sesuai dengan nilai set point yang diberikan. -Pompa akan berhenti bila katup manual ditutup penuh (100%).

Tujuan

1. Memahami konsep sistem bondgraph

2. Mampu membuat model menggunakan sistem bondgraph dengan software OpenModelica

3. Memahami parameter-parameter yang terlibat pada model yang dibuat

4. Mendapatkan hasil akhir dari simulasi model tersebut

Data teknis

1.P X L X T: 600x440x560mm, 19kg

2.Maximum flow rate: 0,5 – 3 ltr/min

3.Suplay tank capacity: approx 3 ltr

4.Daya pompa 18 W (Max), dengan nilai debit maksimum 6,8 liter/menit dan Head 6m (max).

Data asumsi(approx)

1.Gaya Gravitasi pada modul diabaikan karena sistem pada modul Fow Control Unit adalah sistem aliran tertutup

2.Zat cair adalah ideal, jadi tidak mempunyai kekentalan ( kehilangan energi akibat gesekan adalah nol )

3.Zat cair adalah komponen homogen dan tidak termampatkan (rapat massa zat cair adalah konstan)

4.Aliran Fluida adalah aliran laminar dan tidak Turbulent (Aliran dalam proses ini biasanya turbulent dan tidak laminar).

Revisi Tugas besar 2

Simulasi Brayton open combustion-cycle model pada Turbin gas menggunakan OpenModellica

Latar Belakang

Tugas Besar Sistem Fluida ini akan membahas mengenai Brayton Open Combustion Cycle. Model akan disimulasikan dengan perangkat lunak berbasis system dynamic yaitu OpenModelica. Tugas ini dilakukan untuk membantu kita memahami sebuah sistem fluida mulai dari sistem tersebut, sistem OpenModelica itu sendiri, parameter yang digunakan, hingga hasil akhir yang didapatkan dengan menjalankan simulasi tersebut.

Harapan dari tugas ini untuk kedepannya adalah dapat membantu kita dalam memahami dinamika sistem suatu sistem fluida dan menerapkan ilmu yang didapat dari tugas besar ini ketika merancang suatu model sistem fluida kedepannya nanti.

Sinopsis

Siklus Brayton merupakan salah satu siklus termodinamika. Sama halnya dengan Siklus Rankine. Gas turbin adalah salah satu sistem mekanik lainnya yang menghasilkan daya. Alat ini dapar beroperasi pada siklus terbuka ketika digunakan sebagai mesin mobil atau trukatau pun mesin pesawat terbang, atau pada siklus tertutup ketika digunakan dalam pembangkit listrik tenaga nuklir. Dalam pengoperasian siklus terbuka, udara masuk ke kompresor, melewati ruang pembakaran tekanan konstan, melewati turbin dan kemudian keluar sebagai produk hasil pembakaran ke atmosfer, Dalam pengoperasian siklus tertutup ruang pembakaran digantikan dengan alat penukar kalor tambahan memindahkan kalor dari siklus sehingga udara kembali ke keadaan awalnya

Mesin tipe Brayton terdiri dari tiga komponen: kompresor , ruang pencampuran, dan expander .

Mesin Brayton modern hampir selalu merupakan tipe turbin, meskipunBrayton hanya membuat mesin piston. Dalam mesin Brayton abad ke-19 yang asli, udara sekitar ditarik ke dalam kompresor piston, di manaia dikompresi ; idealnya suatu proses isentropik . Udara terkompresi kemudianmengalir melalui ruang pencampuran di mana bahan bakar ditambahkan, prosesisobarik . Udara bertekanan dan campuran bahan bakar kemudian dinyalakandalam silinder ekspansi dan energi dilepaskan, menyebabkan udara panas dan produk pembakaran mengembang melalui piston / silinder, proses isentropik idealnya. Beberapa pekerjaan yang diekstraksi oleh piston / silinder digunakanuntuk menggerakkan kompresor melalui pengaturan poros engkol.Turbin gas juga merupakan mesin Brayton.

Komponen

Sebuah mesin Brayton pada gas turbin engine

terdiri atas tiga komponen utama

1.Kompresor Kompresor berfungsi untuk menghisap udara atmosfer dan mengompresiudara yang selanjutnya akan disalurkan ke dalam ruang bakar. Selain untuk pemanfaatan udara bertekanan juga digunakan untuk pendinginansuhu turbin gas.

2.Burner atau combustion chamber Ruang bakar adalah tempat dimana diharapkan terjadi percampuran udarayang telah dimanfaatkan oleh kompresor dengan bahan bakar.

3.Expansion turbineTurbin merupakan tempat terjadinya perubahan energi kinetik kecepatanmenjadi energi mekani putar yang digunakan untuk menggerakankompresor aksial danjuga sebagai penggerak beban

Siklus Brayton yang ideal:

1.proses isentropik - udara sekitar ditarik ke kompresor, di mana ia bertekanan.

2.proses isobarik - udara terkompresi kemudian mengalir melalui ruang pembakaran, di mana bahan bakar dibakar, memanaskan udara itu — proses tekanan konstan, karena ruang terbuka untuk masuk dan keluar.

3.proses isentropik - udara bertekanan yang dipanaskan kemudianmelepaskan energinya, berkembang melalui turbin (atau serangkaianturbin). Beberapa pekerjaan yang diekstraksi oleh turbin digunakan untuk menggerakkan kompresor.

4.proses isobarik - penolakan panas (di atmosfer).

Siklus Brayton yang sebenarnya:

1. proses adiabatik - kompresi

2.proses isobarik - penambahan panas

3.proses adiabatik - ekspansi

4.proses isobarik - penolakan panas

Karena baik kompresi maupun ekspansi tidak dapat benar-benar isentropik, kerugian melalui kompresor dan expander merupakansumber inefisiensi kerja yang tak terhindarkan. Secara umum, meningkatkan rasiokompresi adalah cara paling langsung untuk meningkatkanoutput daya keseluruhan sistem Brayton

Coding

package brayton1 
 
 extends Modelica.Icons.Package; 
         
 extends ThermoPower.PowerPlants.GasTurbine.Examples.GasTurbineSimplified; 
 
 extends Modelica.Fluid.Examples.HeatExchanger.HeatExchangerSimulation; 
 
  extends ThermoPower.Gas.Compressor ; 
   
  annotation( 
   Documentation(info = "This package tries to implement the brayton cycle simulation with the help of 4 basic componenets -Source, Sink, Compressor, Turbine. 

 Let's see how far it goes...")); 
 end brayton1;

Tujuan

1. Memahami konsep sistem Brayton menggunakan sistem peromodelan

2. Mampu membuat model menggunakan sistem bondgraph dengan software OpenModelica

3. Memahami parameter-parameter yang terlibat pada model yang dibuat

4. Mendapatkan hasil akhir dari simulasi model tersebut

Metedologi

Coding

package brayton1 
 
 extends Modelica.Icons.Package; 
         
 extends ThermoPower.PowerPlants.GasTurbine.Examples.GasTurbineSimplified; 
 
 extends Modelica.Fluid.Examples.HeatExchanger.HeatExchangerSimulation; 
 
  extends ThermoPower.Gas.Compressor ; 
   
  annotation( 
   Documentation(info = "This package tries to implement the brayton cycle simulation with the help of 4 basic componenets -Source, Sink, Compressor, Turbine. 

Let's see how far it goes...")); 
end brayton1;

Namun setelah saya melakukan simulasi, terdapat error

[1] 17:23:55 Translation Error 
Cannot instantiate bsr_brayton1 due to class specialization PACKAGE. 

[2] 17:23:55 Translation Notification 
[ThermoPower.Gas: 2956:7-2956:63]: From here: 

[3] 17:23:55 Translation Error 
[Modelica.Fluid.Examples.HeatExchanger: 74:5-76:35]: Duplicate elements (due to inherited elements) not identical: 
 first element is:  outer .ThermoPower.System system "System wide properties" 
 second element is: inner .Modelica.Fluid.System system(energyDynamics = Modelica.Fluid.Types.Dynamics.SteadyStateInitial, use_eps_Re = true) 

[4] 17:23:55 Translation Error 
Error occurred while flattening model bsr_brayton1 

Sehingga saya mencari dari refrensi untuk hasil dan graphicnya

Simulasi

hasil