Pressure Drop Pada Aliran dalam Pipa

Pertemuan selasa lalu, menghitung pressure drop pada aliran dalam pipa. berikut soal yang coba diselesaikan dengan Teoritis : (Perhatikan satuan agar tidak terjadi kesalahan..)

Diketahui :

Spesifik weight minyak = 8900 N/m3, viskositas minyak = 0,10 N.s/m2, densitas minyak = 890 kg/m3, diameter pipa = 23 mm = 0.023 m, panjang pipa = 0,5 m.

Ditanya : berapa nilai pressure drop dan jelaskan kisaran nilai h untuk aliran laminar terjadi? 

Jawab :

Untuk aliran laminar maka Re ≤ 2100 (bilangan tetap untuk laminar)

h minimal adalah h=0, yang berarti tidak terjadi aliran fluida di dalam pipa. Sedangkan h maksimal adalah h untuk Re = 2100.

  

 Berdasarkan persamaan Bernoulli untuk fluida yang mengalir di dalam pipa:

Dan pada rumus diatas merupakan faktor gesek yang harus ditambahkan dalam perhitungan karena fluida yang mengalir di dalam pipa merupakan fluida viscous, sehingga ketika mengalir, fluida tersebut akan mengalami gesekan dengan permukaan dalam pipa.

Dengan demikian,

Lalu, untuk perhitungan tekanan dan ketinggian manometer:

mohon koreksinya jika terdapat kesalahan angka atau satuan

Terima Kasih

Menghitung kekuatan struktur monopile wind-turbine

Pada perkuliahan ini membahas tentang perhitungan moment monopile suatu wind turbin yang dipasang di laut. Dalam artian hanya menghitung bagaimana moment yang terjadi pada pemasangan struktur tunggal  tiang (monopile). Perkuliahan berlangsung dinamis, awali dari tanya jawab pada hari senin tentang moment pada bangunan terapung dilaut, mikrohidro , dan panel surya, kemudian  berlanjut pada hari jumatnya dengan membahas perhitungan moment pada struktur bangunan monopile wind turbine di dasar laut lengkap dengan proses komputasi visual basic, analisa numerik dan asumsi yang terkait, pada hari jumat dimulai dengan mas hasnan untuk presentasi kemudian dilanjutkan oleh martin dan helmi dadang. Pada cacatan kuliah ini saya mengingat apa yang saya mampu ingat lalu dicatat, berikut perkembangannya yang saya rangkum jadi satu :

• Bentuk Umum Struktur Bangunan Terapung di Laut :

bangunan yang berada di laut dipasang dengan 2 model umum berdasarkan kedalamannya

1. struktur banguan terapung (floating - wire mooring)

2. struktur banguan terapung (non floating - pile)

Floating :

Non-Floating :

1. monopile  2.tripot 3. jacket 4. grafity

Bagian Struktur Monopile :

sumber : http://www.eon-uk.com/generation/3947.aspx

Faktor Umum Desain Struktur Platform 
1. Wind load
2. Tidal dan wave load
3. Kedalaman laut
4. Ketinggian wind turbine (buckling)
5. Stuktur Tanah (berpasir,padat atau berlumpur)
6. Manufakturing dan Instalasi ,dll

Asumsi yang diinginkan :

1. Menghitung moment dibawah permukaan air laut
2. Menghitung moment = gaya x panjang lengan
3. Gaya yang dihitung hanya gaya tidal dan gaya hidrostatik
4. Gaya hidrostatis = densitas x gravitasi x ketinggian (rho dan g = konstan ; ketinggian h (sesuaian))
5. Gaya tidal ( kecepatan aliran, percepatan, gravitasi, koeffisien tidal, koeffisen inersia dianggap konstan; dengan beda pada pembebanan ketinggian)

6.Gaya persatuan panjang batang dianggap memiliki distribusi yang sama.

Pemograman :
userform and code

asumsi nilai yang konstan :

 
running program :

hasil perhitungan pada ketinggian air 11 meter dari dasar laut dengan panjang monopile 10 meter menghasilkan besar moment 16925 newton. jika panjang monopile melebihi nilai tinggi air laut maka akan keluar kotak :

karena panjang monopile (12 meter) melebihi panjang ketinggian air laut (11 meter)

cacatan tulis sebagai referensi blog :

Terima Kasih Semoga bermanfaat

Calculation of Bouyant Flows and Flows inside Buildings

Permodelan suatu aliran ke atas (bouyant) juga memerlukan tambahan usaha permodelan tertentu. Aliran yang masuk ke dalam gedung termasuk ke dalam kategori aliran bouyant karena aliran tersebut seringkali diarahkan oleh ventilasi natural yang diakibatkan perbedaan temperatur di dalam sebuah gedung. Ketika aliran ke atas (bounyant) dimodelkan, persamaan momentum dalam arah gravitasi harus memasukkan gaya badan  yang dihasilkan dari efek gaya ke atas (bouyancy). Sebagai contoh : di dalam aliran 2D  dengan efek gaya apung (bouyancy) dalam arah y, dan persamaan momentum v terjadi pada persamaan berikut 

Dimana -g (-p - p0) adalah bentuk aliran ke atas (bouyancy).  Dimana p0 adalah massa jenis (densitas). Bentuk bouyancy ini adalah bentuk deskrit, dari persamaan di atas akan memberikan kenaikan nilai ketidakstabilan dalam proses penyelesaian. Sebuah nilai kenyamaan ruangan memerlukan gaya apung (bouyancy) yang seringkali dihubungkan dengan pendekatan waktu untuk memperoleh kondisi yang steady state (tunak).

:

Standart model turbulen memerlukan sebuah tambahan modifikasi ketika diterapkan dalam aliran ke atas (bouyant) ini. Sebagai contoh  sebuah penambahan bentuk umum yang direkomndasikan oleh Rodi (1978), dalam sebuah k-equation dari model turbulen k-epsilon yang digunakan dalam memodelkan aliran keatas yang turbulen. model K-equation didapatkan dari sebuah bentuk persamaan :

 

Dimana G adalah pembentuk umum atau persamaan umum dan b adalah bentuk umum yang berhubungan dengan bouyancy, akhirnya diberikan oleh

Dimana T adalah temperatur, dan gi adalah percepatan gravitasi dalam arah x, koefisien ekspansi volumetrik Beta didefinisikan sebagai

Bentuk persamaan transport untuk menghilangkan energi kinetik turbulen (epsilon) diberikan oleh persamaan

Dimana Rf adalah bilangan flux richardson, dan C3 adalah konstan model  tambahan. Hossain and Rodi (1976) di definisikan oleh Rf dengan hubungan Rf = -B/G. Nilai single c3 tidak dapat digunakan dalam mendefinisikan Rf karena C3 dekat dengan kesatuan dalam lapisan geser bouyant vertikal  dan dekat dengan 0 dalam lapisan geser horizontal. Rodi menawarkan definisi alternatif untuk bilangan flux Richardson yang memperbolehkan penggunaan single value C3 = 0,8, untuk lapisan horizontal dan vertikal

Dimana G1 adalah pembentuk bouyancy dalam komponen energi lateral. Dalam lapisan geser horizontal dimana komponen lateral kecepatan adalah dalam arah gravitasi, seluruh pembentukan bouyancy adalah dalam arah gravitasi maka

Gi = 2B

 Dalam lapisan geser vertikal, komponen lateral adalah normal terhadap arah gravitasi, dan tidak memiliki kontribusi bouyancy maka Gl = 0. Mengacu, bilangan flux Richardson adalah

Jika aliran dalam permasalahan ini dianggap  didominasi oleh lapisan geser vertikal, kemudian Rf dapat di atur menjadi 0, dan C3 sebagai 0,8

Kuis Komtek - menghitung hambatan gesek kapal (Frictional Resistance)

Menghitung Tahanan Gesek Kapal

Tahanan(resistance) kapal pada suatu kecepatan adalah gaya fluida yang bekerja pada kapal sedemikian rupa hingga melawan gerakan kapal tersebut. Tahanan tersebut sama dengan komponen gaya fluida yang bekerja sejajar dengan sumbu gerakan kapal. Resistance merupakan istilah yang disukai dalam hidrodinamika kapal, sedangkan istilah drag umumnya dipakai dalam aerodinamika dan untuk benda benam. Dengan menggunakan definisi yang dipakai ITTC, selama memungkinkan, komponen tahanan secara singkat berupa:

1. Tahanan Gesek

2. Tahanan Sisa

3. Tahanan Viskos

4. Tahanan Tekanan

5. Tahanan Tekanan Viskos

6. Tahanan Gelombang

7. Tahanan Tekanan Gelombang

8. Tahanan Pemecahan Gelombang

Sebagai tambahan dari komponen diatas, beberapa tahanan tambahan perlu disebutkan, yaitu:

1. Tahanan Anggota Badan

2. Tahanan Kekasaran

3. Tahanan Udara

4. Tahanan Kemudi

Pada perhitungan untuk mencari tahanan kapal dipakai data-data ukuran utama kapal, rumus-rumus perhitungan,tabel, dan diagram. Metode perhitungan yang digunakan adalah metode Guldheimer.

• Penentuan Dimensi Kapal

Perhitungan daya kapal dengan menggunakan metode holtrop terdiri dari dua komponen tahana nutama yaitu tahanan pada permukaan kapal diatas sarat air (draft) yang dipengaruhi oleh luasan bangunan atas kapal dan tahan akibat permukaan dibawah sarat air yang dipengaruhi oleh luasan permukaan basah kapal. Tahanan kapal total adalah penjumlahan dari kedua tahanan tersebut. Sedangkan untuk pengaruh yang lain seperti gelombang, kekasaran permukaan dan sebagainya diberikan kelonggaran-kelonggaran pada penambahan sea margin dan engine margin kapal.

• Asumsi yang digunakan :

Dalam kasus ini saya akan menghitung hambatan gesek pada kapal, untuk menyederhanakan permasalahan agar mudah dibuat bahasa pemogramaan. hal ini dikarenakan untuk menghitung hambatan total memerlukan banyak tahapan. berikut asumsinya :

1. Hanya menghitung hambatan gesek kapal. (hambatan viskos, hambatan udara, dll diabaikan)

2. Menggunakan densitas air laut 1025 kg/m3

3. Menghitung Hambatan Gesek (RF)

untuk mendapatkan Grafik antara kecepatan berbanding hambatan yang terjadi

• Algoritma

1. Deklerasi variable yang terkait dalam perhitungan 

    ( rho, lwl, lpp, b, h, t, cb, cp, vsknot, vs, s, skoreksi, stotal, rn, cf, rf )

2. Input data yang dibutuhkan dalam perhitungan (Data Dimensi Kapal)

    ( lwl, lpp , b , h ,t, cb, cp, vs (knot) )

3. Input nilat desitas air

   ( Asumsi : air laut )

4. Hitung kecepatan dalam m/s

    (vs = (vs knot) x 0.5144)

5. Menghitung Luas Bidang Basah Total (Stotal)

    (Stotal = S + Skoreksi)

    (S = 1.025 x lpp x ((cb x b) + (1.7 x t) )

    (S koreksi = 0.05 x S)

6. Mencari reynould number (Rn)

Rn = (vs x lwl) / (0.000001188)

7. Mencari koefisien gesek kapal (CF)

cf = 0.075 / (Log(rn) - 2) ^ 2

8. Hambatan Gesek Kapal (RF)

rf = 0.5 x rho x cf x stotal x ((vs) ^ 2)

9. Selesai

• Pemograman Visual Basic

Userform and Code

Contoh Running Program:

1. Data Dimensi Kapal (dibutuhkan)

Dimensi :

a. LWL : 128.15 meter

b. LPP : 123.22 meter

c. B : 18.25 meter

d. H : 11.4 meter

e. T : 8.1 meter

f. CP : 0,73

g. Cb : 0,72

h. VS : 14 knot

Maka,

Hasilnya adalah 20.852,22 newton untuk kapal berdimensi diatas.

Terima Kasih , Semoga Bermanfaaat

aliran udara vortex pada sebuah bangunan

simulasi ini untuk mengetahui keadaan aliran sebuah bangunan yang dialiri angin berkecepatan pada tiap waktu yang diujikan, kasus ini ketika keadaan bangunan dialiri angin ribut 100 m/s, selamat melihat fenomenanya :

1. atur domain

2. atur model dengan mengatur aliran terikat 10 detik

3. atur kondisi sempadan velocity inlet 1 (U = 100m/s)

4. kondisi sempadan velocity inlet 2 - kli sudut aliran dengan kecepatan normal

setelah iterasi 1 kali (10 detik) berikut hasilnya :

Hasil kontur kecepatan tiap 1 menit

Hasil kontur kecepatan tiap 5 menit

Hasil kontur kecepatan tiap 10 menit

Aliran Kecepatan saat 30 menit sampe 1 jam

analisa :
Aliran vortex terjadi pada bluff body akibat bentuk tidak aerofoil atau tidak streamline , dimana Cd lebih besar dari Cf.

Klik disini : aliran eksternal

Terima Kasih 

Pencampuran 2 zat berbeda dengan fase sama (spesies)

Senin,30 april 2012

Pertemuan dilanjutkan dengan pencampuran 2 zat berbeda dengan fase yang sama. Pada simulasi ini akan dicobakan berikut hasilnya :

1. Input Domain

 2. Atur Model (klik hitung spesies)

3. Atur Cell (atur letak inlet 1 dan 2 serta outletnya)

4. Atur Spesies (masukaan jumlah spesies Co2 dan udara dengan model non reaksi)

5. Kondisi sempadan (velocity inlet 1) - *fraksi mol udara = 0 dengan kecepatan U 0,01

6. Parameter Inlet spesies I1 (klik spesies dan input fraksi massa = 0)

7.Parameter inlet spesies I2 - *I2 fraksi mol = 1

8. Kondisi Sempadan I2 (velocity - inlet) - *kecepatan v =0,01 keatas

9. Kontur CO2 fraksi massa

10. kontur udara fraksi massa

analisa :

Dari hasil kontur yang terjadi, beda zata yang bercampur akan dapat terjadi jika berada dalam 1 fase. Dengan pencampuran ini terlihat nilai C02 dan udara berbanding terbalik, nilai CO2 yang besar akan membuat nilai Fraksi Udara mengecil, begitu sebaliknya dalam proses campuran ini

terima kasih