Valve-Bolonni Nugraha

Biodata

Nama: Bolonni Nugraha

NPM: 1806181741

Jurusan: Teknik Mesin/2018

Kelas: Sistem Fluida 03

Pertemuan 1: Kamis (12 November 2020)

Tugas: Menentukan Pressure Drop pada suatu jenis Valve

---

Pada pertemuan Kamis, 12 November 2020, sudah diberikan materi dan video tutorial penentuan Pressure Drop pada Gate Valve. Pak Dai meminta mahasiswa untuk berlatih diri dengan jenis valve yang berbeda. Kali ini saya memilih Globe Valve untuk menjalankan simulasi CFD-SOF. Berikut adalah dokumentasi latihan saya.

Membuka software CFD-SOF, kemudian import file yang sudah diconvert menjadi format .stl

Kemudian lakukan tahapan set up sesuai dengan tutorial tautan berikut: https://youtu.be/RANhtK5u5W0

Ternyata hasil konvergen pada iterasi ke 688

Kemudian dilanjutkan ke tahapan Post Processing dengan paraview

Dengan rumus Pressure Drop yaitu : dp= pTotal inlet- pTotal outlet, ditemukan pressure drop sebesar 0.000163117. Pressure drop yang diperoleh cukup tinggi, berkisar 80.8% dari tekanan total pada inlet.

Pertemuan 2: Kamis (19 November 2020)

Pada pertemuan kali ini, mahasiswa diberikan gambaran metode yang digunakan untuk mendalami ilmu sistem fluida yaitu dengan eksperimen, teori dan CFD (numerik). Eksperimen merupakan metode yang paling aktual namun kurang praktis dan tidak ekonomis. Untuk teori bisa kita gunakan untuk validasi dari eksperimen yang kita buat, namun memiliki eror yang lebih besar karena hal tersebut hanya pada kondisi ideal. Sementara untuk CFD sangat praktis dan mudah, namun juga memiliki eror dan iterasi numerik yang harus banyak.

Setelah kita menganalisa medan aliran pada percobaan dan materi sebelumnya, di penghujung kelas Pak Dai meminta mahasiswa untuk mempelajari suatu sistem fluida yang berisi komponen-komponennya. Kita bisa menggunakan OpenModelica untuk mempelajari pemodelan sistem fluida. Pada OpenModelica diberikan beberapa example dari tiap sub disiplin keteknikan. Contohnya pada fluid. Saya memilih yang disebut ThreeTanks pada pilihan Tanks.

Berikut adalah profil fungsi volume terhadap waktu pada setiap tank

Pada 100 detik pertama, volume tank 1 turun dengan cepat dan mengisi tank 2 dan 3. Pada akhirnya, Tank 3 memiliki volume terbesar sebesar 6.67 m^2, sementara tank 1 dan 2 bernilai 3.67 m^2. Perbedaan ketinggian pipa adalah penyebab perbedaan volume ini.

Tautan untuk mengakses:

[1]

Pertemuan 3: Kamis (26 November 2020)

Pak Dai mengingatkan mahasiswa mengenai pendefinisian dan filosofi Pemodelan Sistem Fluida khususnya pada penggunaan Modelica.

Tugas Mandiri Sistem Fluida (Inkompresibel) menggunakan OpenModelica

ANALISA PEMODELAN SISTEM DENGAN TOOLS OPENMODELICA Dari sistem fluida yang diberikan dalam gambar-gambar berikut, buatlah analisa pemodelannya sbb :

Heating System

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

Jawab

1.

Bagan diatas menampilkan beberapa komponen yang bekerja pada suatu Heating System. Sistem ini merupakan sistem pemanas sederhana dengan siklus aliran tertutup. Komponennya antara lain berupa tangki, pompa, heater, burner, pipa, valve, radiator, sensor mass flowrate, dan sensor temperatur. Terdapat thermal fluid yang digunakan sebagai penghantar panas. Parameter yang didapat antara lain tangki dengan tinggi 2 m dan luas penampang 0.01 m2. Fluida mengisi tangki sampai 1 m. Lalu terdapat pompa dengan teknanan input dan output masing-masing 110000 Pa dan 130000 Pa dan memiliki rotational speed mencapai 1500 rev/min. Lalu terdapat heater dengan panjang dan diameter masing-masing 2 m dan 0.01 m dengan tekanan awal 130000 Pa. Burner yang digunakan mempunyai laju kalor 1600 Watt. Pipa yang digunakan memiliki panjang dan diameter masing-masing 10 m dan 0.1 m. Katup/valve yang digunakan memiliki pressure drop sebesar 10000 Pa dan mass flow rate 0.01 kg/s. Terakhir radiator memiliki panjang dan diameter masing-masing 10 m dan 0.01 m memiliki temperatur awal 110000 Pa dan temperatur awal sebesar 50 oC.

2.

• Membuka aplikasi OpenModelica
• Temukan contoh pemodelan yang dapat ditemukan pada Libraries browser. Kemudian pilih fluid, cari examples untuk kemudian pilih HeatingSystem yang dapat kita modelkan.
• Memahami diagram view sebagai visualisasi pemodelan kita.
• Membuka text view dan melihat codingnya, ubah parameter apabila diperlukan pada kondisi yang berbeda
• Klik check model untuk memastikan coding, variabel dan equation sudah sesuai.
• Selanjutnya klik simulate untuk mensimulasikan modelnya dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.
• Kita akan berpindah ke fitur plotting (masih bisa kembali ke modelling) untuk lihat hasilnya dalam fungsi terhadap waktu. Kita dapat melihat perubahan tiap variabelnya.

3.

Fluida yang tersedia pada tangki dipompa menuju heater dengan melewati sensor yang menghitung mass flowrate. Kalor berpindah dari burner ke fluida dan terdapat kenaikan temperatur. Fluida kemudian menuju sensor temperatur dan menuju ke katup/valve yang mengatur debit aliran. Aliran yang melewati pipa terjadi perpindahan panas antara fluida dengan dinding pipa secara konveksi dan dinding pipa dengan lingkungan secara konduksi. Setelah melewati katup, fluida tiba di radiator untuk menurunkan temperatur fluida. Suhu fluida kemudian diukur kembali oleh sensor temperatur dan kembali lagi menuju tangki.

4.

• Hukum konservasi energi
• Laju Perpindahan kalor

&

• Hukum kekekalan massa

5.

Three Tanks

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

Jawab

1.

Terdapat 3 buah tangki yang memiliki dimensi luas permukaan dan tinggi yang sama. Luas permukaan sebesar 1 m2 dan tinggi tangki 12 m. Kondisi mula-mula, tinggi permukaan air di dalam tangki berbeda-beda. 8 m pada tangki 1, dan 3 m pada tangki 2 dan 3. Masing-masing tangki terhubung kepada pipa vertikal ke bawah dengan panjang masing-masing pipa 2 m. Kemudian yang berbeda adalah port antar tangki.

2.

• Membuka aplikasi OpenModelica
• Temukan contoh pemodelan yang dapat ditemukan pada Libraries browser. Kemudian pilih fluid, cari examples untuk kemudian pilih Tanks. Disitu kita akan menemukan ThreeTanks yang dapat kita modelkan.
• Memahami diagram view sebagai visualisasi pemodelan kita.
• Membuka text view dan melihat codingnya, ubah parameter apabila diperlukan pada kondisi yang berbeda
• Klik check model untuk memastikan coding, variabel dan equation sudah sesuai.
• Selanjutnya klik simulate untuk mensimulasikan modelnya dan tunggu beberapa saat untuk mengatahui hasil simulasinya.
• Kita akan berpindah ke fitur plotting (masih bisa kembali ke modelling) untuk lihat hasilnya dalam fungsi terhadap waktu. Kita dapat melihat perubahan tiap variabelnya.

3.

Pada deskripsi awal kita telah mengetahui bawah pada tangki pertama memiliki ketinggian permukaan air yang lebih tinggi. Volume yang ada tentu berbeda ketinggian permukaan air yang lebih besar menyebabkan adanya tekanan hidrostatis pada titik tersebut di kesatuan sistem tersebut. Volume air akan sedikit bergerak naik turun karena saling mengisi dan diisi hingga kemudian mencapai titik yang steady state.

4.

Konsep yang coba untuk diimplementasikan disini adalah mengenai tekanan hidrostatis

5.

Pertemuan 4: Kamis (3 Desember 2020)

Tugas 4: Pemodelan Sistem dengan OpenModelica

Jawab:

Tampilan diagram view