PERYATAAN Saya menyatakan dengan sunguh skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri dan tidak ada skripsi yang sama untuk megajukan atau memperoleh gelar sarjana di perguruan tinggi. Sepengetahuan saya tidak ada terdapat karya atau jurnal yang pernah dipublikasiakan yang sama atau mirip dengan tugas akhir saya. Kecuali yang secara tertulis disebutkan dalam sumber atau naska di dalam daftar pustaka.
Yogyakarta,
2016
Lucky.K.Octatriandi
iii
PERSEMBAHAN
Dengan menyebut Nama Allah SWT yang maha pengasih lagi maha penyayang Skripsi ini saya persembahkan untuk: Kedua orang tua saya, beliau bapak Kasidi dan Ibu Yunanai Ibra, sebagai ungkapan rasa syukur dan terimakasi atas kasisayang yang telah diberikan, cinta dan segalanya yang telah di berikan.
Kaka dan adik-adik saya serta saudara yang selalu mendukung, mendoakan, memberi motivasi dan kepercayaan kepada penyusun.
Terimakasi mas Azhim yang telah membimbing dan membantu penyusun dalam melakukan penelitian.
Pihak dan Tim kelompok tugas akhir yang banyak membantu khususnya Immawan Wahyudi Ahyar dan Haris Setiawan yang telah banyak memberi bantuaan dan selalu menyemangati kepada penyusun sekaligus partner dalam tugas akhir ini.
Sahabat-sahabat kontrakan Agis Safarel, Dimas Niko Ramadan, Evin Dondri, Haris Setiawan, Immawan Wahyudi Ahyar terimakasi atas motivasi dan saransaranya yang telah diberikan kepada penyusun walaupun saranya tidak adayang bermanfaat.
Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2012 atas motivasi, kekompakan dan kerjasama yang telah terjalin selama ini.
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah Ta’ ala atas segala limpahan rahmat, taufik dan hidaya-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi dengan judul ‘’ ANALISIS CFD TERHADAP PROFIL TEMPERATUR UNTUK KONDENSASI UAP AIR PANAS POSISI AKSIAL PADA PIPA KONSENTRIK HORIZONTAL DENGAN PENDINGIN ALIRAN SEARAH DI DALAM RUANG ANULUS ‘’. Yang bertujuan untuk mensimulasikan terjadinya kondensasi di dalam pipa anulus yang bisa menimbulakan terjadinya water hammer dalam pipa. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan untuk bisa menyandang gelar Sarjana Teknik (S-1) di Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Dalam proses penyusunan tugas akhir ini, penyusun telah di bantu oleh banyak pihak, dan sebagai ungkapan terima kasi, penyusun ingin memberikan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Novi Caroko S. T., M. Eng. selaku Ketua Prodi S1 Teknik Mesin UMY. 2. Dr. Sukamta S.T., selaku dosen pembimbing tugas akhir atas bimbingan, bantuan dan saran - saran yang telah diberikan kepada penyusun dalam menyelesaikan tugas akhir. 3. Ir. Sudarja M.T selaku dosen pembimbing tugas akhir atas bimbingan, bantuan dan saran-saran yang telah diberikan kepada penyusun dalam menyelesaikan tugas akhir. 4. Azihm Asyratul Azim S.T selaku pembimbing dan guru dalam mengajarkan simulasi ini, yang sangat membantu penulis agar bisa menyelesaikan tugas akhir. 5. Teman-teman kontrakan: Agis safarel, Dimas Nikoramadan, Haris setiawan dan Immawan wahyudi anyar terimakasi banyak atas motivasi yang diberikan agar penyusun lebih giat dalam mengerjakan tugas akhir. Penyusun dengan senang hati menerima saran dan kritik dari pembaca demi perbaikan dan penyempurnaan dalam penyusunan tugas akhir ini. Apabila terdapat kesalahan dalam penyusunan atau penulisan, penyusun mohon maaf yang sebesarbesarnya. Semoga tugas akhir ini dapat memberikan ilmu yang berguna bagi kita semua.
Penyusun
vi
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................. i HALAMAN PENGESAHAN ............................................................... ii HALAMAN PERNYATAAN ............................................................... iii HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................... iv INTISARI .............................................................................................. v KATA PENGANTAR ........................................................................... vi DAFTAR ISI .......................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ............................................................................. x DAFTAR NOTASI ................................................................................ xiii
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ................................................................................. 1 1.2. Rumus Masalah ................................................................................ 2 1.3. Batasan Masalah............................................................................... 2 1.4. Tujuan Penelitian ............................................................................. 3 1.5. Manfaat Penelitian ........................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAAR TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka .............................................................................. 4 2.2. Dasar Teori ....................................................................................... 6 2.2.1. Definisi Fluida ..................................................................... 6 2.2.2. Aliran Fluida ........................................................................ 6 2.2.3. Pola Aliran Fluida Dua Fasa ................................................ 8 2.2.4. Kondensasi .......................................................................... 11 2.2.5. Komputasi Dinamika Fluida ................................................ 12 2.2.6. Proses CFD .......................................................................... 15 2.2.6.1. Preprocessing .......................................................... 15
viii
2.2.6.2. Processing .............................................................. 18 2.2.6.3. Post Processing ...................................................... 22 2.2.7. Software CFD ...................................................................... 25
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Perangkat Penelitian ......................................................................... 29 3.2. Diagram Alir Penelitian ................................................................... 29 3.2.1. Pre-Procesing............................................................. 30 3.2.2. Processing .................................................................. 34 3.2.3. Post-Processing .......................................................... 41
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Penelitian ................................................................................ 48 4.2. Pembahasan ...................................................................................... 52
BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ...................................................................................... 67 5.2. Saran ................................................................................................. 67
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 68 LAMPIRAN ............................................................................................ 70
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Aliran Laminer (Munson dkk, 2012) ................................. 7 Gambar 2.2. Aliran Turbulen (Munson dkk, 2012) ................................ 8 Gambar 2.3. Aliran Transisi (Munson dkk, 2012) .................................. 8 Gambar 2.4. Bubly Flow ......................................................................... 9 Gambar 2.5. Plug Flow ........................................................................... 9 Gambar 2.6. Stratified Flow .................................................................... 10 Gamabr 2.7. Wavy Flow .......................................................................... 10 Gambar 2.8. Slug Flow............................................................................ 10 Gambar 2.9. Annular Flow ..................................................................... 11 Gambar 2.10. Flowchat Proses FLUENT .............................................. 15 Gambar 2.11. Bentuk Sel Dua Dimensi .................................................. 16 Gambar 2.12. Bentuk Sel Tiga Dimensi ................................................. 16 Gambar 2.13. Structured Mesh ............................................................... 17 Gambar 2.14. Unstructured Mesh ........................................................... 17 Gambar 2.15. Contoh Displaying Mesh .................................................. 22 Gambar 2.16. Contoh Tampilan Kontur Tekanan Statik ........................ 23 Gambar 2.17. Contoh Tampilan Kontur Tekanan Statik Dalam Flat ..... 23 Gambar 2.18. Contoh Tampilan Vektor Kecepatan ................................ 24 Gambar 2.19. Contoh tampilan Pathlines ............................................... 24 Gambar 2.20. Logo OpenFOAM® .......................................................... 25 Gambar 2.21. Preview OPenFOAM® ..................................................... 25 Gambar 2.22. Logo Ansys FLUENT® .................................................... 26 Gambar 2.23. Preview Ansys FLUENT® ............................................... 26 Gambar 2.24. Preview Postprocessing Ansys FLUENT® ...................... 27 Gambar 2.25. Logo XFlow® ................................................................... 28 Gambar 2.26. Preview Tampilan XFlow® .............................................. 28 Gambar 2.27. Preview Postprocessing XFlow® ..................................... 29
x
Gambar 3.1. Diagram Alir proses penelitian .......................................... 30 Gambar 3.2. Pipa Anulus Ganda (Tampak Depan)................................. 31 Gambar 3.3. Pipa Anulus Ganda (Tampak Samping) ............................. 31 Gambar 3.4. Proses Name Selection ....................................................... 32 Gambar 3.5. Hasil Mesing (Tampak Samping) ...................................... 33 Gambar 3.6. Hasil Mesing (Tampak Depan) .......................................... 33 Gamabr 3.7. Hasil Mesing ...................................................................... 34 Gambar 3.8. User Interface General Menu ............................................ 35 Gambar 3.9. User Interface Menu Models .............................................. 35 Gambar 3.10. Menu Models viscous ....................................................... 36 Gambar 3.11. User Interface Menu Materials ........................................ 36 Gambar 3.12. User Interface Menu Cell Zone Condition ....................... 37 Gambar 3.13. User Interface Menu Boundary Condition ....................... 38 Gambar 3.14. User Interface Solution Methods ..................................... 39 Gambar 3.15. Tampilan Menu Residual Monitor ................................... 40 Gambar 3.16. Toolbar Solution Inilization ............................................. 40 Gambar 3.17. Toolbar Run Calculation .................................................. 41 Gambar 3.18. Toolbar plane.................................................................... 42 Gambar 3.19. Tampilan YZ plane........................................................... 42 Gambar 3.20. Tampilan XY Plane Pada Titik Z koordinaat 80 cm Dari inlat.................................................................................................. 43 Gambar 3.21. Toolbar Kontur ................................................................. 43 Gamabr 3.22. Tampilan YZ Contour ...................................................... 44 Gambar 3.23. Tampilan XY Contour Pada Titik Koordinat 80 cm Dari inlet.................................................................................................. 44 Gambar 3.24. Toolbar Legend ................................................................ 45 Gambar 3.25. Legend Temperatur .......................................................... 45 Gambar 4.1. Profil Temperatur Pada Posisi Aksial Variasi (Psti = 108825 Pa, ṁco,i = 6.9 x 10-4 kg/s) .............................................. 48
xi
Gambar 4.2. Profil Temperatur Pada Posisi Aksial Variasi (Psti = 108825 Pa, ṁco,i = 1.4 x 10-3 kg/s) ............................................... 49 Gambar 4.3. Profil Temperatur Pada Posisi Aksial Vriasi (Psti = 108825 Pa, ṁco,i = 1.6 x 10-3 kg/s) ............................................... 50 Gambar 4.4. Profil Temperatur Pada Posisi Aksial Variasi (Psti = 108825 Pa, ṁco,i = 1.6 x 10-3 kg/s) ............................................... 51 Gambar 4.5. Profil Temperatur Pada Posisi Aksial Variasi (Psti = 108825 Pa, ṁco,i = 1.9 x 10-2 kg/s) ............................................... 52 Gambar 4.6. Grafik Temperatur Pada Posisi Aksial (ṁco,i = 6.9 x 10-4 kg/s) ............................................................................ 53 Gambar 4.7. Grafik Temperatur Pada Posisi Aksial (ṁco,i = 1.4 x 10-3 kg/s) ............................................................................ 53 Gambar 4.8. Grafik Temperatur Pada Posisi Aksial (ṁco,i = 1.6 x 10-3 kg/s) ............................................................................ 54 Gambar 4.9. Grafik Temperatur Pada Posisi Aksial (ṁco,i = 2.7 x 10-3 kg/s) ............................................................................ 54 Grafik 4.10. Grafik Temperatur Pada Posisi Aksial (ṁco,i = 1.9 x 10-2 kg/s) ............................................................................ 55 Gambar 4.11. Grafik Profil Temperatur Pada Posisi Atas di Dalam Pipa Aksial................................................................................... 62 Gambar 4.12. Grafik Profil Temperatur Pada Posisi Samping di Dalam Pipa Aksial................................................................................... 63 Gambar 4.13. Grafik Profil Temperatur Pada Posisi Bawah di Dalam Pipa Aksial................................................................................... 63 Gambar 4.14. Grafik Profil Temperatur Pada Posisi Atas Di Dalam Pipa Aksial................................................................................... 64 Gambar 4.15. Grafik Profil Temperatur Pada Posisi Samping Di Dalam Pipa Aksial................................................................................... 65 Gambar 4.16. Grafik Profil Temperatur Pada Posisi Samaping Di
xii
Dalam Pipa Aksial................................................................................... 65
xiii
viii
