Valve-Muhammad Bagus Pratama
Assalamualaikum Wr. Wb
BIODATA DIRI
Nama : Muhammad Bagus Pratama
NPM : 1806181792
Fakultas/ Jurusan : Teknik/ Teknik Mesin
Tempat dan Tanggal lahir :Sukabumi, 23 Augustus 2000
Kelas:Sistem Fluida - 03
Contents
Pertemuan 1
Assalamualaikum wr. wb ,Pada pertemuan kelas Sistem Fluida 03 dengan Pak Ahmad Indra Siswantara, Pada pertemuan ini, saya diberikan beberapa materi pembelajaran tentang CFDSOF yang pada kelas Mekanika Fluida saya telah menggunakan software ini. Saya juga diberikan link youtube untuk mempelajari terlebih dahulu tentang CFDSOF ini :
Pada saat kelas, saya diberikan tugas untuk menggunakan CFDSOF ini namun telah diberikan part-part dan juga asseblied partnya pada deskripsi di link youtube tersebut.
Berikut merupakan hasil simulasi saya pada software CFDSOF :
P Total Inlet : 0,0009715777
P Total Outlet : 0,00259999
Pressure Drop : 0,000698
Demikian hasil pembelajaran pertemuan 1 mata kuliah sistem fluida. Terima kasih, Wassalamualaikum Wr. Wb.
Pertemuan 2
Assalamualaikum wr.wb, pada hari ini Pak Dai menjelaskan tentano mata kuliah sistem fluida, pada Pertemuan kali ini Pak Dai membahas tentano sistem fluida itu sendiri dimulai dari definisinya hingga pembahasan mengenai peran dari segitiga kecepatan pada blade mesin fluida,
Terdapat 3 metode analisa sistem fluida:
eksperimen = metode ini menggunakan sistem yang real, namun tidak praktis dan ekonomis.
teori = metode ini memberikan keyakinan kita untuk verifikasi data eksperimen betul atau tidak pada kondisi ideal, namun terdapat error karena terdapat batasan-batasan dan asumsi.
Open Modelica dan CFD: jika secara teori/analitik sulit dilakukan, maka bisa memakai CFD.Tidak memerlukan resources yang banyak, namun masih tidak akurat dan diperlukan iterasi yang sangat banyak agar hasil meyakinkan
Kemudian Pak Dai memberikan tugas simulasi permodelan sistem fluida melalui aplikasi OpenModelica, Melalui fitur yang ada di OpenModelica terse but kita dapat mengambil contoh pada Example (Fluid Library). Karena pada OpenModelica telah disediakan template simulasi sistem fluida. Template tersebut dapat dilakukan tengan cara memilih Tank pada fitur Examples. Kemudian saya memilih input Empty Tank pada fitur tersebut. Kemudian akan ditampilkan mengenai skits simulasi deserta metoda numerik atau coding-nya
Demikian hasil pembelajaran pertemuan 2 mata kuliah sistem fluida. Terima kasih, Wassalamualaikum Wr. Wb.
Pertemuan 3
Pada pertemuan kali ini, kami mempelajari Permodelan Sistem Fluida yang diampu oleh bapak Hariyotejo, dan pada pertemuan ini saya mencoba simulasi dari library OpenModelica yaitu TwoTanks.
Tugas 3
Tugas kali ini adalah analisis mengenai dua simulasi, yaitu simulasi HeatingSystem dan ThreeTank. Dibawah ini adalah soal dan analisa saya.
Untuk soal
1. Deskripsi/uraian fisik berdasarkan bagan yang ada
1. Deskripsi / uraian fisik berdasarkan bagan yang ada
Sistem diatas adalah sistem berbentuk siklus yang digunakan untuk memanaskan fluida yang ada di dalam tangki. Fluida di dalam tangki dihisap dengan pompa dan didorong ke sebuah heater, pada heater ini temperature fluida akan mengalami kenaikan karena ada perpindahan panas dari heater ke fluida. Kemudian fluida dialirkan melewati alat ukur temperature untuk mengetahui temperature pada fluida tersebut, kondisi fluida yang masih panas ini mengalir melewati valve yang berfungsi untuk mengatur seberapa besar debit yang akan masuk ke radiator, radiator ini akan menurunkan temperature fluida dengan menggunakan perpindahan panas memanfaatkan perbedaan antara temperature fluida dengan temperature ambient, 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:
• Membuka aplikasi openmodelica
• Membuka library openmodelica dengan memilih file heating system yang dapat ditemukan memalui cara berikut: (Modelica -> Fluid -> Example -> Heating system)
• Cek gambar permodelan yang akan di analisis pada diagram view, jika sesuai maka check kodingan dengan mengklik symbol checklist berwarna hijau.
• Jika semua variable sudah sesuai, maka lakukan simulasi dengan meng klik symbol (->) berwarna hijau dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.
• Untuk melihat hasil simulasi maka, klik ploting yang terdapat di pojok kanan bawah sebelah model sehingga kita dapat melihat hasil simulasi dan dapat di replesentasikan dalam bentuk grafik dengan menceklis variable yang ingin dibandingkan.
• Jika ingin mensimulasikan pada interval waktu tertentu maka, kit bisa klik symbol S yang ada pada bagian model (lokasinya bersebelahan dengan tanda (->)) lalu mengubah stop time dan start time sesuai dengan interval waktu yang kita butuhkan.
• Disini kita juga bisa mengganti parameter sesuai dengan yang kita inginkan seperti dimensi tangki, pipa, heater, pompa, radiator, valve dan burner tetapi tidak bisa dilakukan ketika didalam example. Alternatifnya adalah kita bisa mengganti parameter tersebut ketika berada didalam variable browser setelah melakukan simulasi. Setelah itu lakukan re-simulate.
3. Analisa dan Interpretasi Hasil Pemodelan
Pemodelan heating system dilakukan untuk memanaskan fluida yang ada didalam tangki dengan cara dipompa melalui sebuah heater yang sumber panas nya di supply oleh burner, fluida yang telah melewati burner tersebut akan mengalami kenaikan temperatur. Kontrol sederhana dipasangkan ke masing-masing komponen, sehingga 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.
Tujuan dari sistem ini adalah untuk memanaskan fluida melalui.Terdapat juga keterlibatan dari komponen-komponen controlling system. Komponen tersebut berfungsi untuk memberikan feedback dan menyesuaikannya dengan temperatur fluida yang kita inginkan
simulasi ThreeTank . Terdapat Tiga tangki yang muncul adalah fluida diantara ketiga tangki tersebut. Terdapat perbedaan posisi, ketinggian mengakibatkan adanya perbedaan potensial antara ketiga tangki tersebut.
Akibatnya, terjadi aliran fluida dari tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan rendah. Ketinggian fluida dalam tangki juga dapat diatur dengan menggunakan parameter tertentu.
2. Prosedur analisa pemodelan
A. Soal HeatingSystem'
seperti valve dan sensor dapat dihitung dengan melakukan variabel-variabel yang kita hendaki sehingga dapat mendapatkan analisa yang detail. Contohnya adalah pompa vortex dapat dianalisa
Dengan metode teoritis dan eksperimental didapatkan hasil dan analisa yang mendekati data real
B. Threetank
tekanan hidrostatis dan hukum-hukum mekanika fluida menjadi acuan. Tekanan hidrostatis dapat dihitung melalui rumus-rumus fisika, sehingga perhitungan cocok dilakukan dengan metode teoritis dan CFD. CFD memudahkan kita jika ingin mengubah parameter-parameter yang ada, tetapi bisa dikatakan cocok dengan metode teoritis karena simulasi ini cukup sederhana.
3. 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 yang digunakan
Heat Transfer, Bernoulli, Pressure Drop.
5.
Pertemuan 4
Pada pertemuan keempat, saya diajar oleh Pak Hariyotejo yang mengajarkan saya untuk meremodelling TwoTanks yang ada di library OpenModelica. Dan kita diminta untuk langsung mengaplikasikan pada aplikasi openmodelica.
Berikut merupakan codingan dan juga model yang ada di libraryi OpenModelica pada examples TwoTanks.
Berikut merupakan codingan dari remodelling yang saya lakukan di OpenModelica saya.
Lalu saya diajarkan juga untuk melakukan pemodelan konversi massa pada control volume. Kemudian saya mencoba untuk melakukan codingannya dan hasil simulasinya sbg berikut
Tugas 4
Berikut merupakan tugas yang diberikan oleh Pak Hariyotejo, tugas ini di berikan Pak Hariyotejo pada akhir kelas
1. Analisa Termodinamika (Konversi massa dan energi) pada sistem tersebut dan membuat skematik analisanya.
Pada model diatas ini bertujuan untuk mensimulasikan beban reduksi menggunakan power generator 100% menjadi 50% dalam waktu 2500 detik. Ada 2 proses pada Combined Cycle Power Plant sebagai berikut :
I. Gas Turbine
II. Steam Turbin
2. Mengidentifikasi komponen-komponen utama pada sistem serta memberi deskripsi fungsi kerjanya dalam sistem dan penjelasan analisis parameter yang digunakan.
Berikut merupakan bagian dari Steam Turbin dan Gas Turbin yang saya dapatkan dari library ThermoSysPro.Examples.CombinedCyclePowerPlant.CombinedCycle_Load_100_50
Turbin Uap
A. Condensor
B. Drum
C. Generator
Superheater
Evaporator
Economiser
Pipa yang digunakan dari library ThermoSysPro.WaterSteam.PressureLosses.LumpedStraightPipe
D. Turbin Uap
E. Valve
F. Water Mixer
G. Water Splitter
Turbin Gas
A. Condensor
B. Turbin Gas
C. Combustion Chamber
3. Medium fluida kerja yang ada didalam proses siklus tersbut dan analisis perhitungan dalam pemodelannya.
Terdapat 4 medium fluida yang bekerja dalam proses siklus tersebut :
- Turbin Gas (Menghasilkan kerja)
- Turbin Uap (Menghasilkan kerja)
- Pompa Sentrifugal (Membutuhkan kerja)
- Kompresor (Membutuhkan kerja)
Kemudian, pada Analisa perhitungannya dapat menggunakan hukum konservasi energi dan konservasi massa
- Pada kompresor,pompa,turbin dan HRSG mengalami proses adiabatic,yang dimana proses adiabatik adalah proses yang tidak terjadi pergantian kalor dari sistem ke lingkungan ataupun sebaliknya.
- proses ini diasumsikan kondisi steady state dan energi kinetic potensial diabaikan
4. Flow line pada jalur hitam, merah, dan biru sesuai dengan interkoneksi yang ada
A. Jalur Hitam: Sebagai jalur energi keluar yang dimanfaatkan sebagai penggerak.
B. Jalur merah: Sebagai aliran fluida high temperature.
C. Warna Biru : Sebagai jalur Fluida low Temperature.
Pertemuan 5
Pada pertemuan kali ini, kami mempelajari Permodelan Sistem Fluida yang diampu oleh bapak Hariyotejo,mengenai tes kompresor yang berada pada example di open modelica
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 6
Assalamualaikum wr.wb. Kuliah hari berjudul The Proven Combined-Cycle Power Plant In Indonesia oleh Dr. Ir. Harun Al Rosyid selaku CEO PT. Indopower International
Saat sesi pemaparan oleh Pak Harun dimulai, beliau memaparkan menganai secara garis umum tentang sistem permesinan fluida dan mesin fluida turbin gas/uap itu sendiri. Kemudian beliau melanjutkan sesi kelasnya dengan penjelasan tentang cakupan kerja dari perusahaan beloau, yakni PT. Indopower Internasional. Pak Harun menjelaskan mulai dari, garis besar combined cycle power plant (CCPP), grafik terkait (seperti grafik T vs h), pemetaan situs CCPP, gambaran sistem perpipaan, dan cogeneration-nya.
Tugas Besar
Latar Belakang
Tugas besar ini dilakukan agar kita bisa memahami simulasi sistem fluida pada suatu pembangkit. Simulasi ini dilakukan dengan pengaplikasian CFD oleh aplikasi OpenModelica. Lebih dari itu, dengan aplikasi ini kami juga dapat mendapatkan gambaran dengan mudah pada berbagai aspek pada waktu yang sesungguhnya, ditambah kami dapat mengubah parameter-parameter variabel bebasnya secara real time.
Ada 3 proses perhitungan pada sistem fluida,yaitu :
1.eksperimental
2.simulasi (CFD)
3.Perhitungan manual.
Tujuan
Tugas ini dilaksanakan demi memenuhi penilaian dari dosen pembimbing, yaitu Pak Dai, dan meningkatkan pemahaman bagi para mahasiswa Sistem Fluida 03 agar lebih paham mengenai contoh-contoh simulasi sistem fluida.
Metodologi
Perancangan dari tugas besar ini dilakukan dengan simulasi metode CFD dengan aplikasi OpenModelica. Ketika simulasi sudah berhasil dan memenuhi pengecekan. Maka hasil simulasi akan diambil untuk dianalisis.
Perencanaan
1.Meriset kasus aliran fluida
2.Mempelajari Openmodelica
3.Membuat sketsa sistem fluida
4.Membuat skema di Openmodelica
5.Melakukan revisi dan perbaikan
6.Penyelesaian Tugas Besar
Sinopsis
Kali ini, saya diberikan tugas besar oleh Pak Ahmad Indra untuk merangkum kurang lebih apa yang saya pelajari selama di sistem fluida ini. Saya disini akan membuat suatu sistem fluida yaitu sistem pada radiator motor.
Konsep Radiator Motor
Disini saya mencoba untuk meremodel sistem yang ada pada radiator motor pada openmodelica, disana saya mencoba meremodel dari parameter pada T di waterjacket dan juga T di Radiator. Disini saya juga mencari T dari radiator yang tadinya ke tanki awal kembali.
Berikut merupakan pemodelan yang saya lakukan berikut juga dengan codingnya :
model Tubes_Bagus replaceable package Medium =
Modelica.Media.CompressibleLiquids.LinearWater_pT_Ambient
constrainedby Modelica.Media.Interfaces.PartialMedium;
Modelica.Fluid.Vessels.OpenTank reservoir(
redeclare package Medium = Medium,
redeclare model HeatTransfer =
Modelica.Fluid.Vessels.BaseClasses.HeatTransfer.IdealHeatTransfer (k=10),
T_start=Modelica.SIunits.Conversions.from_degC(13),
crossArea=0.01,
height=2,
level_start=1,
massDynamics=Modelica.Fluid.Types.Dynamics.FixedInitial,
nPorts= 2,
ports(p(each start = 1.1e5)),
portsData={Modelica.Fluid.Vessels.BaseClasses.VesselPortsData(diameter=
0.01),Modelica.Fluid.Vessels.BaseClasses.VesselPortsData(diameter=
0.01)},
use_HeatTransfer=true) annotation(
Placement(visible = true, transformation(origin = {-72, 70}, extent = {{-20, -20}, {20, 20}}, rotation = 0)));
Modelica.Fluid.Machines.ControlledPump water_pump(
redeclare package Medium = Medium,
N_nominal=1500,
use_T_start=true,
T_start=Modelica.SIunits.Conversions.from_degC(13),
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 = {-54, 10}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
Modelica.Fluid.Pipes.DynamicPipe water_jacket(
redeclare package Medium = Medium,
redeclare model HeatTransfer =
Modelica.Fluid.Pipes.BaseClasses.HeatTransfer.IdealFlowHeatTransfer,
redeclare model FlowModel =
Modelica.Fluid.Pipes.BaseClasses.FlowModels.DetailedPipeFlow,
T_start=Modelica.SIunits.Conversions.from_degC(100),
diameter=0.01,
length=2,
modelStructure=Modelica.Fluid.Types.ModelStructure.a_v_b,
nNodes=1,
p_a_start=130000,
use_HeatTransfer=true,
use_T_start=true) annotation(
Placement(visible = true, transformation(origin = {0, -82}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
Modelica.Fluid.Pipes.DynamicPipe radiator(
redeclare package Medium = Medium,
redeclare model HeatTransfer =
Modelica.Fluid.Pipes.BaseClasses.HeatTransfer.IdealFlowHeatTransfer,
redeclare model FlowModel =
Modelica.Fluid.Pipes.BaseClasses.FlowModels.DetailedPipeFlow,
T_start=Modelica.SIunits.Conversions.from_degC(50),
diameter=0.01,
length=10,
modelStructure=Modelica.Fluid.Types.ModelStructure.a_v_b,
nNodes=1,
p_a_start=110000,
state_a(p(start=110000)),
state_b(p(start=110000)),
use_HeatTransfer=true,use_T_start=true) annotation(
Placement(visible = true, transformation(origin = {54, 10}, extent = {{10, -10}, {-10, 10}}, rotation = 0)));
Modelica.Thermal.HeatTransfer.Sources.FixedHeatFlow burner(
Q_flow=1.6e3,
T_ref=373.15,
alpha=-0.5) annotation(
Placement(visible = true, transformation(origin = {-19, -33}, extent = {{-7, -7}, {7, 7}}, rotation = 0)));
Modelica.Thermal.HeatTransfer.Components.ThermalConductor wall(G = 1.6e3 / 20) annotation(
Placement(visible = true, transformation(origin = {0, -50}, extent = {{10, -10}, {-10, 10}}, rotation = 90)));
Modelica.Thermal.HeatTransfer.Components.ThermalConductor wall_1(G = 1.6e3 / 20) annotation(
Placement(visible = true, transformation(origin = {54, 38}, extent = {{10, -10}, {-10, 10}}, rotation = 90)));
inner Modelica.Fluid.System system annotation(
Placement(visible = true, transformation(origin = {82, 84}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
protected
Modelica.Fluid.Sensors.Temperature Sensor_T2(redeclare package Medium = Medium) annotation(
Placement(visible = true, transformation(origin = {86, -68}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
Modelica.Thermal.HeatTransfer.Sources.FixedTemperature Cooling(T = system.T_ambient) annotation(
Placement(visible = true, transformation(origin = {30, 60}, extent = {{-10, -10}, {10, 10}}, rotation = 0)));
equation
connect(reservoir.ports[1], water_pump.port_a) annotation(
Line(points = {{-72, 50}, {-78, 50}, {-78, 10}, {-64, 10}, {-64, 10}}, color = {0, 127, 255}));
connect(water_pump.port_b, water_jacket.port_a) annotation(
Line(points = {{-44, 10}, {-36, 10}, {-36, -82}, {-10, -82}}, color = {0, 127, 255}));
connect(burner.port, wall.port_b) annotation(
Line(points = {{-12, -32}, {0, -32}, {0, -60}}, color = {191, 0, 0}));
connect(Cooling.port, wall_1.port_a) annotation(
Line(points = {{40, 60}, {54, 60}, {54, 48}}, color = {191, 0, 0}));
connect(water_jacket.port_b, radiator.port_a) annotation(
Line(points = {{10, -82}, {72, -82}, {72, 10}, {64, 10}, {64, 10}}, color = {0, 127, 255}));
connect(water_jacket.port_b, Sensor_T2.port) annotation(
Line(points = {{10, -82}, {86, -82}, {86, -78}, {86, -78}}, color = {0, 127, 255}));
connect(wall_1.port_b, radiator.heatPorts[1]) annotation(
Line(points = {{54, 28}, {54, 28}, {54, 14}, {54, 14}}, color = {191, 0, 0}));
connect(wall.port_b, water_jacket.heatPorts[1]) annotation(
Line(points = {{0, -60}, {0, -60}, {0, -78}, {0, -78}}, color = {191, 0, 0}));
connect(radiator.port_b, reservoir.ports[2]) annotation(
Line(points = {{44, 10}, {-16, 10}, {-16, 34}, {-70, 34}, {-70, 50}, {-72, 50}}, color = {0, 127, 255}));
annotation(
uses(Modelica(version = "3.2.3")));
end Tubes_Bagus;
Lalu dari pemodelan yang saya lakukan, saya menganalisis temperatur yang ada pada sistem tersebut dan saya simulasikan untuk mengetahui temperature yang ada setelah dipanaskan melalui water jacket dan di kontrol kembali pressure oleh valve dan juga temperature oleh radiator. Dan berikut merupakan hasil simulasi dari pemodelan saya.
Disini saya mendapatkan temperature fluida yang ada di tanki pertama adalah 13 derajat celcius, lalu setelah dipanaskan oleh water jacket menjadi 100 derajat celcius, lalu setelah di kontrol kembali di radiator, temperaturenya 50 derajat celcius.
