Final Report pekan 1 Metode Numerik 01 Muhammad Rifki Fadhilah

Terdapat 3 acuan dalam optimisasi desain tangki hidrogen ini yaitu geometris (geometrical constraint), kekuatan material (Material constraint), dan biaya (Cost constraint). Berdasarkan diskusi yang telah dilakukan di kelas pada pekan lalu, material yang akan digunakan pada pembuatan tangki hidrogen ini adalah AISI 316 austenitic stainless steel.

Base Geometry

Salah satu komponen utama dalam merancang penyimpanan hidrogen bertekanan adalah pengukuran dan geometri penyimpanan.

Tujuan dari proses optimalisasi penyimpanan hidrogen dalam kasus ini adalah membuat penyimpanan hidrogen bertekanan yang memenuhi persyaratan namun tetap hemat biaya. Salah satu kontributor utama biaya produksi adalah jumlah bahan yang digunakan. Semakin rendah total luas permukaan produk, semakin rendah total bahan efektif yang dibutuhkan untuk membuatnya. Untuk kasus ini, luas permukaan perlu diminimalkan dengan tetap menjaga batasan volume sama dengan 1 liter atau 1000 sentimeter kubik. Jari-jari dan tinggi silinder yang memenuhi kedua kualitas tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan fungsi pengoptimalan sederhana yang dapat dihitung secara numerik menggunakan kode yang sesuai yang dibuat dengan Python atau MATLAB. Untuk tujuan proyek ini, saya menggunakan Python untuk membuat kode yang menghitung jari-jari dan tinggi silinder secara manual dengan volume 1000 sentimeter kubik.

Berikut code beserta hasilnya :

hasil :

Berdasarkan hasil coding, dapat diketahui bahwa dengan luas area permukaan seminimal mungkin, ukuran tangki tabung yang optimal adalah dengan rasio tinggi:radius = 2:1, dalam hal ini tinggi tabung (h) adalah 10,83 cm dan radiusnya (r) adalah 5,41 cm. Dengan ukuran ini, luas area permukaan yang diperoleh adalah 553,58 cm^2

Material Strength Constraint

Dalam sistem penyimpanan bertekanan, kekuatan material dan ketebalan pelat tangki harus mampu menahan tekanan yang diberikan oleh gas ke segala arah pada dinding tangki. Secara spesifik, tangki hidrogen 1 liter ini memiliki batas tekanan maksimal 8 bar. Ketebalan pelat tangki dapat dihitung dengan menggunakan persamaan tegangan hoop berikut.Ketebalan pelat tangki minimal sebesar 1/16 in atau 1,59 mm tanpa mempertimbangkan korosi, material, ataupun dimensi. Pada kasus ini akan dilakukan perhitungan iterasi dari radius minimum sebesar 2,7 mm sampai 11 mm dengan penambahan sebanyak 1 mm pada setiap pengulangannya.

berikut code perhitungan :

Hasil code :

Cost Constraint

Ketebalan yang tepat untuk tangki tersebut dengan memperhatikan budget yang telah diberikan yaitu Rp 500.000 adalah ketebalan 8 mm. Jadi anggaran yang tersisa dapat kita gunakan untuk katup dan pengatur tekanan.

Final Remarks

Pada optimisasi desain sistem penyimpanan hidrogen ini diperoleh ukuran geometris tangki, yaitu radius sebesar 5,41 cm, tinggi sebesar 10,83 cm, luas permukaan sebesar 553,58 cm^2. selanjutnya tangki tersebut menggunakan material dengan biaya sebesar Rp 241,405 dan diperoleh ukuran ketebalan dinding tangki hidrogen sebesar 8 mm. Selain itu, masih ada sisa biaya juga untuk pemasangan katup/valve pada salah satu ujung tangki agar dapat dilakukan pengisian/pengosongan gas hidrogen dalam tangki dengan mudah.