PEMODELAN ALIRAN FLUIDA PADA RESERVOIR PANAS BUMI Nama Tempat Tanggal Lahir NIM Alamat No tlp/Hp Kelompok Keahlian Hari / Tanggal Waktu Tempat Pembimbing Penguji
: : : :
Frima Yulita Bandung, 16 Juli 1984 10202017 Komp. Puri Cipageran Indah blok A. No 207 Cimahi Utara 40511 : (022)6640504 / 085624787559 : Fisika Sistem Kompleks : : : : Dr. Eng. Alamta Singarimbun : -
ABSTRAK Geothermal merupakan energi besar yang keluar dari inti bumi dan dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu kegunaannya adalah sebagai pembangkit tenaga listrik, geothermal juga dapat dimanfaatkan untuk kegiatan lainnya selain pembangkit tenaga listrik. Fluida yang berada dalam reservoir dapat dimodelkan menjadi suatu model aliran fluida dengan menggunakan data-data berupa besaran-besaran fisis yang dimiliki oleh fluida tersebut. Aliran fluida di bawah permukaan bumi dipengaruhi oleh besarnya viskositas dan densitas yang dimiliki oleh fluida tersebut. Besaran-besaran tersebut berpengaruh secara langsung pada kecepatan fluida bergerak dan banyaknya fluida di setiap titik. Pemodelan ini menggunakan matriks, setiap matriks mewakili setiap titik di bawah permukaan bumi yang mengandung besaran-besaran fisis dari fluida tersebut, dan dibatasi oleh jenis alirannya, dll. Keyword: Densitas, Viskositas, Streamlines, Navier-Stokes.
ABSTRACT Geothermal is a kind of energy which is come from the core of the earth that can used today in many application. One of the advantages of Geothermal energy is to generate electricity, another advantages of Geotermal energy is in non-electric ways. We use geothermal energy are direct uses and geothermal heat pumps We can make a model of flow of fluids, depend on properties of fluids. Such as viscosity or surface tension and their density. This model uses matrices for visualitation flow of fluids behind mantle of earth. This model uses viscosity , their density and the boundary flow of fluids. Such as Ideal flow, streamlines flow and equation of Navier-Stokes. Keyword: Density, Viscosity, Streamlines, Navier-Stokes.
PEMODELAN ALIRAN FLUIDA PADA RESERVOIR PANAS BUMI
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan S-1 Di Program Studi Fisika ITB
Oleh Frima Yulita 10202017
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
PEMODELAN ALIRAN FLUIDA PADA RESERVOIR PANAS BUMI
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan S-1 Di Program Studi Fisika ITB
Oleh Frima Yulita 10202017
Disetujui dan disahkan, Pembimbing
Dr. Eng. Alamta Singarimbun NIP. 131875445
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
ABSTRAK
Geothermal merupakan energi besar yang keluar dari inti bumi dan dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu kegunaannya adalah sebagai pembangkit tenaga listrik, geothermal juga dapat dimanfaatkan untuk kegiatan lainnya selain pembangkit tenaga listrik. Fluida yang berada dalam reservoir dapat dimodelkan menjadi suatu model aliran fluida dengan menggunakan data-data berupa besaran-besaran fisis yang dimiliki oleh fluida tersebut. Aliran fluida di bawah permukaan bumi dipengaruhi oleh besarnya viskositas dan densitas yang dimiliki oleh fluida tersebut. Besaran-besaran tersebut berpengaruh secara langsung pada kecepatan fluida bergerak dan banyaknya fluida di setiap titik. Pemodelan ini menggunakan matriks, setiap matriks mewakili setiap titik di bawah permukaan bumi yang mengandung besaran-besaran fisis dari fluida tersebut, dan dibatasi oleh jenis alirannya, dll.
Keyword: Densitas, Viskositas, Streamlines, Navier-Stokes.
iii
ABSTRACT
Geothermal is a kind of energy which is come from the core of the earth that can used today in many application. One of the advantages of Geothermal energy is to generate electricity, another advantages of Geotermal energy is in non-electric ways. We use geothermal energy are direct uses and geothermal heat pumps We can make a model of flow of fluids, depend on properties of fluids. Such as viscosity or surface tension and their density. This model uses matrices for visualitation flow of fluids behind mantle of earth. This model uses viscosity , their density and the boundary flow of fluids. Such as Ideal flow, streamlines flow and equation of Navier-Stokes.
Keyword: Density, Viscosity, Streamlines, Navier-Stokes.
iv
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayahnya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan laporan tugas akhir “Pemodelan Aliran Fluida pada Reservoir Panas bumi”. Tulisan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan kuliah di Program Studi Fisika ITB. Atas bantuan dan dukungan yang diberikan sehingga kegiatan ini dapat berjalan dengan baik dan lancar penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Eng Alamta Singarimbun sebagai dosen pembimbing yang telah membantu dan mencurahkan bimbingan dan perhatiannya sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. 2. Dr. Enjang. J dan Dr. Euis sebagai dosen penguji yang telah memnerikan koreksi dan masukan yang membangun. 3. Ayah, mama, adikku fatmi dan seluruh keluarga tercinta yang memberikan dorongan untuk segera menyelesaikan TA kepada penulis. 4. Para Dosen yang telah memberikan ilmunya kepada penulis. 5. Laboratorium Fisika Bumi atas fasilitas yang telah disediakan. 6. Irmelia dan Gina sahabat penulis yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung kepada penulis. 7. Nina Siti Aminah Teman seperjuangan penulis, dari mulai ”mekanika” sampai dengan Tugas Akhir. 8. Dimas, Timbul dan Anne yang telah membantu penulis menyelesaikan program dalam TA ini.
9. Teman-teman Himafi 2002. 10. Para karyawan dan pegawai Tata Usaha, terutama Pak Yeye yang sudah sangat sabar membantu penulis menyelesaikan administrasi, dan juga bu Silvi yang baik dan sabar melayani peminjaman buku penulis. 11. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyusunan tugas akhir ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari apa yang diharapkan. Oleh karena itu segala bentuk kritik dan saran yang sifatnya membangun akan saya terima dengan tangan terbuka.
Bandung, Februari 2008
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK .......................................................................................................
iii
ABSTRACT ......................................................................................................
iv
KATA PENGANTAR .....................................................................................
v
DAFTAR ISI ....................................................................................................
vi
DAFTAR SIMBOL ......................................................................................... viii BAB I
PENDAHULUAN ............................................................................
1
1.1 Latar Belakang dan Rumusan Masalah .....................................
1
1.2 Ruang Lingkup Kajian ..............................................................
3
1.3 Tujuan Penulisan .......................................................................
3
1.4 Anggapan Dasar ........................................................................
4
1.5 Hipotesis ....................................................................................
4
1.6 Metode dan Teknik Pengumpulan Data ....................................
5
1.7 Sistematika Penulisan ...............................................................
5
BAB II TEORI DASAR ...............................................................................
7
2.1 Struktur Dalam Bumi ................................................................
7
2.2 Aliran Dalam Zat Cair Ideal (Persamaan Bernoulli) .................
9
2.3 Aliran Dalam Keadaan Zat Cair yang Sebenarnya (Bergantung pada viskositas), Aliran tetap dan Tidak tetap (Turbulensi) .....
12
2.4 Navier-Stokes ............................................................................
14
vi
BAB III PEMODELAN ALIRAN FLUIDA STREAMLINES DIBAWAH PERMUKAAN BUMI ....................................................................
16
3.1 Model Matematis Aliran Fluida ................................................
16
3.1.1 Persamaan Bernoulli .......................................................
16
3.1.2 Persamaan Fluida yang Dipengaruhi oleh Viskositas .....
16
3.2 Model Fisis Aliran Fluda pada Reservoir Panas Bumi .............
18
3.3 Diagram Alir Model Aliran Fluida ...........................................
19
BAB IV HASIL PEMODELAN DAN PEMBAHASAN ............................
21
4.1 Model Aliran Fluida ..................................................................
21
BAB V SIMPULAN DAN SARAN .............................................................
26
5.1 Simpulan ...................................................................................
26
5.2 Saran ..........................................................................................
27
BAB VI DAFTAR PUSTAKA ......................................................................
28
LAMPIRAN......................................................................................................
29
vii
DAFTAR SIMBOL
No
Simbol
Definisi
Satuan
1
dx
Perubahan Jarak pada arah sumbu-x
m
2
dy
Perubahan Jarak pada arah sumbu-y
m
3
dz
Perubahan Jarak pada arah sumbu-z
m
4
g
Tetapan Gravitasi Bumi
m.s-2
5
μ
Viskositas
Pa.s
6
P
Tekanan
Pa
7
ρ
Densitas
Kg.m-3
8
u
Kecepatan pada arah sumbu-x
m.s-1
9
v
Kecepatan pada arah sumbu-y
m.s-1
10
w
Kecepatan pada arah sumbu-z
m.s-1
11
∇
Operator Nabla
-
12
h
Lebar Saluran Aliran Fluida
m
13
a
Panjang Saluran Aliran Fluida
m
viii
