Miftahul Nadya
Contents
Introduction
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
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 :
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 :
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 :
- 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 :
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
Referensi :
- Dexcraft.com. (2020, 17 Februari). Carbon Fiber Composites. Diakses pada 11 Juni 2023, dari [3]
- Tokopedia.com. Plat Aluminium 10mm X 195mm X 130mm - Plat Aluminium Sheet. Diakses pada 11 Juni 2023, dari [4]
- 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.
