Latar Belakang KONTROL VALVE Fenomena kavitasi...
5
SIMULASI FENOMENA KAVITASI PADA SIMULASI FENOMENA KAVITASI PADA KONTROL VALVE KONTROL VALVE (STUDI KASUS : GLOBE VALVE) (STUDI KASUS : GLOBE VALVE) Oleh Oleh : Danang Danang Arif Arif Agustiyan Agustiyan 2404 100 075 2404 100 075 Bidang Instrumentasi dan Kontrol Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya 2009 Pembimbing Pembimbing : Dr. Bambang Lelono W. ST,MT. NIP. 196905071995121001 Latar Latar Belakang Belakang Fenomena Fenomena kavitasi kavitasi sering sering terjadi terjadi pada pada kontrol kontrol valve. valve. Fenomena Fenomena kavitasi kavitasi pada pada kontrol kontrol valve valve menyebabkan menyebabkan rusaknya rusaknya kontrol kontrol valve valve tersebut tersebut secara secara permanen permanen. . Fenomena Fenomena kavitasi kavitasi sulit sulit dideteksi dideteksi secara secara visual visual karena karena terjadi terjadi didalam didalam aliran aliran fluida fluida. Batasan Batasan Masalah Masalah Properti fluida (kerapatan dan viskositas ) dianggap Properti fluida (kerapatan dan viskositas ) dianggap konstan. konstan. Jenis kontrol valve yang disimulasikan adalah globe Jenis kontrol valve yang disimulasikan adalah globe valve yang beroperasi kontinyu. valve yang beroperasi kontinyu. Variabel yang dianalisis adalah tekanan yaitu pressure Variabel yang dianalisis adalah tekanan yaitu pressure drop ( drop (ΔP) dan tekanan uap fluida (Pv). P) dan tekanan uap fluida (Pv). Data diambil dari gas plant. Data diambil dari gas plant. Permasalahan Permasalahan Bagaimana Bagaimana mendeteksi mendeteksi fenomena fenomena kavitasi kavitasi yang yang terjadi terjadi pada pada kontrol kontrol valve valve dan dan memvisualisasikan memvisualisasikan terjadinya terjadinya kavitasi kavitasi pada pada kontrol kontrol valve agar valve agar dapat dapat diketahui diketahui letak letak dimana dimana terjadinya terjadinya kavitasi kavitasi tersebut tersebut sehingga sehingga dapat dapat diprediksi diprediksi potensi potensi kerusakan kerusakan pada pada kontrol kontrol valve valve tersebut tersebut dan dan bagaimana bagaimana cara cara untuk untuk menanggulanginya menanggulanginya. Tujuan Tujuan Mendeteksi Mendeteksi fenomena fenomena kavitasi kavitasi yang yang terjadi terjadi pada pada kontrol kontrol valve valve dan dan memvisualisasikan memvisualisasikan terjadinya terjadinya kavitasi kavitasi pada pada kontrol kontrol valve agar valve agar dapat dapat diketahui diketahui letak letak dimana dimana terjadinya terjadinya kavitasi kavitasi tersebut tersebut sehingga sehingga dapat dapat diprediksi diprediksi potensi potensi kerusakan kerusakan pada pada kontrol kontrol valve valve tersebut tersebut dan dan bagaimana bagaimana menanggulanginya menanggulanginya. Tinjauan Tinjauan Pustaka Pustaka Jurnal Jurnal yang yang ditulis ditulis oleh oleh Jerome Jerome Ferari Ferari dan dan Zachary Zachary Leutwyler Leutwyler tahun tahun 2009 yang 2009 yang berjudul berjudul “ “ Measurement Of The Fluid Flow Measurement Of The Fluid Flow Load On A Globe Valve Stem Under Load On A Globe Valve Stem Under Variuos Variuos Cavitation Cavitation Conditions Conditions ” ” memfokuskan memfokuskan penelitianya penelitianya pada pada pembentukan pembentukan gelembung gelembung udara udara pada pada fulida fulida cair cair pada pada suatu suatu globe valve. globe valve. Jurnal Jurnal yang yang ditulis ditulis oleh oleh Yves Yves Lecoffre Lecoffre dan dan Antonie Antonie Archer Archer dengan dengan judul judul “ “ A Method to A Method to Evaluate Evaluate Cavitation Cavitation Erosion in Valves Erosion in Valves ” ” pada pada tahun tahun 1998 yang 1998 yang melakukan melakukan analisa analisa kavitasi kavitasi pada pada kontrol kontrol valve valve dengan dengan bermacam bermacam macam macam tipe tipe. . Jurnal Jurnal yang yang ditulis ditulis oleh oleh Wiliam Wiliam Rahmeyer Rahmeyer dan dan Fredcain Fredcain yang yang berjudul berjudul “ “ Calibration and Calibration and verivication of cavitation testing facilities verivication of cavitation testing facilities using an orifice using an orifice ” ” memfokuskan memfokuskan penelitianya penelitianya pada pada pembentukan pembentukan kavitasi kavitasi pada pada fulida fulida cair cair pada pada suatu suatu orifice orifice dan dan kontrol kontrol valve. valve.
-
Upload
vuongtuyen -
Category
Documents
-
view
252 -
download
1
Transcript of Latar Belakang KONTROL VALVE Fenomena kavitasi...
SIMULASI FENOMENA KAVITASI PADA SIMULASI FENOMENA KAVITASI PADA
KONTROL VALVE KONTROL VALVE
(STUDI KASUS : GLOBE VALVE)(STUDI KASUS : GLOBE VALVE)
OlehOleh ::
DanangDanang ArifArif AgustiyanAgustiyan
2404 100 0752404 100 075
Bidang Instrumentasi dan KontrolJurusan Teknik Fisika
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya2009
Pembimbing Pembimbing ::
Dr. Bambang Lelono W. ST,MT.
NIP. 196905071995121001
LatarLatar BelakangBelakang
�� FenomenaFenomena kavitasikavitasi seringsering terjaditerjadi padapada kontrolkontrol valve. valve.
�� FenomenaFenomena kavitasikavitasi padapada kontrolkontrol valve valve menyebabkanmenyebabkan
rusaknyarusaknya kontrolkontrol valve valve tersebuttersebut secarasecara permanenpermanen. .
�� FenomenaFenomena kavitasikavitasi sulitsulit dideteksidideteksi secarasecara visual visual
karenakarena terjaditerjadi didalamdidalam aliranaliran fluidafluida..
BatasanBatasan MasalahMasalah
�� Properti fluida (kerapatan dan viskositas ) dianggap Properti fluida (kerapatan dan viskositas ) dianggap
konstan.konstan.
�� Jenis kontrol valve yang disimulasikan adalah globe Jenis kontrol valve yang disimulasikan adalah globe
valve yang beroperasi kontinyu.valve yang beroperasi kontinyu.
�� Variabel yang dianalisis adalah tekanan yaitu pressure Variabel yang dianalisis adalah tekanan yaitu pressure
drop (drop (∆∆P) dan tekanan uap fluida (Pv).P) dan tekanan uap fluida (Pv).
�� Data diambil dari gas plant.Data diambil dari gas plant.
PermasalahanPermasalahan
�� Bagaimana Bagaimana mendeteksimendeteksi fenomenafenomena kavitasikavitasi yang yang
terjaditerjadi padapada kontrolkontrol valve valve dandan memvisualisasikanmemvisualisasikan
terjadinyaterjadinya kavitasikavitasi padapada kontrolkontrol valve agar valve agar dapatdapat
diketahuidiketahui letakletak dimanadimana terjadinyaterjadinya kavitasikavitasi tersebuttersebut
sehinggasehingga dapatdapat diprediksidiprediksi potensipotensi kerusakankerusakan padapada
kontrolkontrol valve valve tersebuttersebut dandan bagaimanabagaimana caracara untukuntuk
menanggulanginyamenanggulanginya..
TujuanTujuan
�� MendeteksiMendeteksi fenomenafenomena kavitasikavitasi yang yang terjaditerjadi padapada
kontrolkontrol valve valve dandan memvisualisasikanmemvisualisasikan terjadinyaterjadinya
kavitasikavitasi padapada kontrolkontrol valve agar valve agar dapatdapat diketahuidiketahui
letakletak dimanadimana terjadinyaterjadinya kavitasikavitasi tersebuttersebut sehinggasehingga
dapatdapat diprediksidiprediksi potensipotensi kerusakankerusakan padapada kontrolkontrol
valve valve tersebuttersebut dandan bagaimanabagaimana menanggulanginyamenanggulanginya..
TinjauanTinjauan PustakaPustaka
�� JurnalJurnal yang yang ditulisditulis oleholeh Jerome Jerome FerariFerari dandanZachary Zachary LeutwylerLeutwyler tahuntahun 2009 yang 2009 yang berjudulberjudul ““Measurement Of The Fluid Flow Measurement Of The Fluid Flow Load On A Globe Valve Stem Under Load On A Globe Valve Stem Under VariuosVariuosCavitationCavitation ConditionsConditions”” memfokuskanmemfokuskanpenelitianyapenelitianya padapada pembentukanpembentukangelembunggelembung udaraudara padapada fulidafulida caircair padapadasuatusuatu globe valve.globe valve.
�� JurnalJurnal yang yang ditulisditulis oleholeh Yves Yves LecoffreLecoffre dandan
AntonieAntonie Archer Archer dengandengan juduljudul ““ A Method to A Method to
Evaluate Evaluate CavitationCavitation Erosion in ValvesErosion in Valves”” padapada
tahuntahun 1998 yang 1998 yang melakukanmelakukan analisaanalisa kavitasikavitasi
padapada kontrolkontrol valve valve dengandengan bermacambermacam
macammacam tipetipe. .
�� JurnalJurnal yang yang ditulisditulis oleholeh WiliamWiliam RahmeyerRahmeyer dandanFredcainFredcain yang yang berjudulberjudul ““Calibration and Calibration and verivication of cavitation testing facilities verivication of cavitation testing facilities using an orificeusing an orifice ”” memfokuskanmemfokuskan penelitianyapenelitianyapadapada pembentukanpembentukan kavitasikavitasi padapada fulidafulida caircairpadapada suatusuatu orifice orifice dandan kontrolkontrol valve.valve.
TeoriTeori PenunjangPenunjang
1.1. KavitasiKavitasiKavitasiKavitasi adalahadalah fenomenafenomena pembentukanpembentukan uapuap
dalamdalam suatusuatu aliranaliran fluidafluida sebagaisebagai akibatakibat daridari turunyaturunyatekanantekanan padapada saatsaat temperaturtemperatur konstankonstan. . NamunNamunpadapada kenyataannyakenyataannya terdapatterdapat begitubegitu banyakbanyakkerumitankerumitan dalamdalam mekanismemekanisme pemahamanpemahaman bentukbentukfisikfisik kavitasikavitasi. . PenyebabPenyebab daridari kavitasikavitasi adalahadalahpressure pressure drop.Fenomenadrop.Fenomena iniini sangatsangat berbahayaberbahayadandan sebagaisebagai fenomenafenomena yang yang bersifatbersifat merusakmerusakpadapada bagianbagian--bagianbagian pentingpenting instrumeninstrumen dalamdalamsebuahsebuah prosesproses diantaranyadiantaranya control valve yang control valve yang akanakanmengakibatkanmengakibatkan valve valve menjadimenjadi getasgetas dandan akhirnyaakhirnya
pecahpecah..
PersamaanPersamaan yang yang dipakaidipakai
DimanaDimana ::
P1 = P1 = TekananTekanan masukmasuk
P2 = P2 = TekananTekanan keluarkeluar
PvPv = = TekananTekanan uapuap fluidafluida
FlFl = Pressure recovery factor= Pressure recovery factor
CN = CN = CavitationCavitation NumberNumber
σ = = IndeksIndeks kavitasikavitasi kritiskritis
Q = Flow rateQ = Flow rate
CvCv = = KoefisienKoefisien kapasitaskapasitas valvevalve
P
PPCN v
∆−= 1)(
2
1
FL≈σ
Vv
LPPC
QF
96.0)(
1. −=
•• Control valveControl valve
Control valve Control valve adalahadalah salahsalah satusatu elemenelemen
pengendalipengendali akhirakhir yang yang digunakandigunakan untukuntuk
memanipulasimemanipulasi lajulaju aliranaliran suatusuatu fluidafluida
prosesproses. . Control valve Control valve adalahadalah jenisjenis final final control element control element yang paling yang paling umumumum
dipakaidipakai untukuntuk sistemsistem pengendalianpengendalian
prosesproses, , sehinggasehingga orangorang cenderungcenderung
mengartikanmengartikan final control element final control element sebagaisebagai control valvecontrol valve. . DalamDalam
kesatuannyakesatuannya sebagaisebagai unit ,unit ,control valve, control valve, actuator actuator dandan valve valve harusharus melakukanmelakukan
tugastugas koreksikoreksi berdasarkanberdasarkan sinyalsinyal
manipulated variable manipulated variable yang yang keluarkeluar daridari
kontrolerkontroler..
GambarGambar berbagaiberbagai jenisjenis kontrolkontrol valvevalve
�� MetodologiMetodologi PenelitianPenelitian
Mulai
Pengumpulan data
Membuat pemodelanbentuk control valve
Validasi
Simulasi kavitasidengan CFD
Pengujian
Selesai
laporan
Tidak
Ya
Tidak
Ya
•• JadwalJadwal KegiatanKegiatan
NoNo KegiatanKegiatanBulanBulan
11 22 33 44 55 66
11StudiStudi LiteraturLiteratur dandan pengambilanpengambilan
datadata
22Membuat bentuk geometri kontrol Membuat bentuk geometri kontrol
valve pada software Gambitvalve pada software Gambit
33 MelakukanMelakukan validasivalidasi meshingmeshing
44Melakukan simulasi kavitasi pada Melakukan simulasi kavitasi pada
software CFD fluentsoftware CFD fluent
55 AnalisaAnalisa hasilhasil simulasisimulasi
66 KesimpulanKesimpulan hasilhasil analisaanalisa simulasisimulasi
77PenyusunanPenyusunan laporanlaporan
BentukBentuk geometrigeometri kontrolkontrol valvevalve Mesh Mesh padapada geometrigeometri kontrolkontrol valvevalve
HasilHasil simulasisimulasi
�� ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 30 valve 30
persenpersen
�� ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 50 valve 50
persenpersen
�� ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 70 valve 70
persenpersen
ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 30 valve 30
persenpersen
�� CounturCountur distribusidistribusi tekanantekanan
ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 30 valve 30
persenpersen
�� CounturCountur distribusidistribusi kecepatankecepatan
ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 30 valve 30
persenpersen
�� CounturCountur turbulensiturbulensi aliranaliran
ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 30 valve 30
persenpersen
�� VektorVektor aliranaliran fluidafluida
ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 50 valve 50
persenpersen
�� CounturCountur distribusidistribusi tekanantekanan
ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 50 valve 50
persenpersen
�� CounturCountur distribusidistribusi kecepatankecepatan
ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 50 valve 50
persenpersen
�� CounturCountur turbulensiturbulensi aliranaliran
ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 50 valve 50
persenpersen
�� VektorVektor aliranaliran fluidafluida
ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 70 valve 70
persenpersen
�� CounturCountur distribusidistribusi tekanantekanan
ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 70 valve 70
persenpersen
�� CounturCountur distribusidistribusi kecepatankecepatan
ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 70 valve 70
persenpersen
�� CounturCountur turbulensiturbulensi aliranaliran
ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 70 valve 70
persenpersen
�� VektorVektor aliranaliran fluidafluida
HasilHasil perhitunganperhitungan
�� PadaPada ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 30 valve 30
persen,didapatkanpersen,didapatkan ::
IndeksIndeks kavitasikavitasi kritiskritis ((σσ ) = 0.97) = 0.97
CavitationCavitation Number (CN) = 0.89Number (CN) = 0.89
HasilHasil perhitunganperhitungan
�� PadaPada ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 50 valve 50
persen,didapatkanpersen,didapatkan ::
IndeksIndeks kavitasikavitasi kritiskritis ((σσ ) = 1.05) = 1.05
CavitationCavitation Number (CN) = 1.23Number (CN) = 1.23
HasilHasil perhitunganperhitungan
�� PadaPada ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 70 valve 70
persen,didapatkanpersen,didapatkan ::
IndeksIndeks kavitasikavitasi kritiskritis ((σσ ) = 1.53) = 1.53
CavitationCavitation Number (CN) = 5.3Number (CN) = 5.3
GrafikGrafik perbandinganperbandingan antaraantara
bukaanbukaan valvevalve
Perbandingan CN dan Indeks kavitasi kritis
0
1
2
3
4
5
6
1 2 3
Bukaan valve
Indeks kavitasi
Indeks kavitasi kritis CN
70 persen50 persen30 persen
KesimpulanKesimpulan�� TerjadiTerjadi kavitasikavitasi padapada kontrolkontrol valve valve tipetipe globe globe padapada
prosentaseprosentase bukaanbukaan valve 30 valve 30 persen,sedangkanpersen,sedangkan
padapada bukaanbukaan 50 50 dandan 70 70 persenpersen potensipotensi terjaditerjadi
kavitasikavitasi cukupcukup kecilkecil..
�� DaerahDaerah yang yang berpotensiberpotensi terjadikavitasiterjadikavitasi::
PadaPada control valve control valve dengandengan prosentaseprosentase bukaanbukaan valve valve
30 30 persenpersen kavitasikavitasi terjaditerjadi padapada bidangbidang lengkunglengkung
plug,iniplug,ini terjaditerjadi karenakarena didi daerahdaerah tersebuttersebut
mengalamimengalami penurunanpenurunan pressure pressure sampaisampai melampauimelampaui
tekanantekanan uapuap fluidafluida tersebuttersebut..
�� PengaruhPengaruh kavitasikavitasi padapada control valve control valve tipetipe globe globe
antaraantara lain lain adalahadalah terjadinyaterjadinya erosierosi padapada plug yang plug yang
terkenaterkena kavitasikavitasi yang yang menyebabkanmenyebabkan turunyaturunya
efisiensiefisiensi control valve control valve tersebuttersebut..
�� DalamDalam kasuskasus iniini untukuntuk menghindarimenghindari kavitasikavitasi
dilakukandilakukan dengandengan memberikanmemberikan kecepatankecepatan 45 45 m/sm/s
atauatau tekanantekanan 14 14 psipsi
DaftarDaftar PustakaPustaka
�� Yves Yves Lecoffre,AntonieLecoffre,Antonie Archer, 1998, A Method to Evaluate Archer, 1998, A Method to Evaluate CavitationCavitation Erosion in Erosion in Valves,grenoble:franceValves,grenoble:france
�� Jerome Jerome Ferari,ZacharyFerari,Zachary LeutwylerLeutwyler ,2009,,2009,Measurement Of Measurement Of The Fluid Flow Load On A Globe Valve Stem Under The Fluid Flow Load On A Globe Valve Stem Under VariuosVariuosCavitationCavitation ConditionsConditions,,MaastrichMaastrich
�� Rahmeyer,wiliam,Fredcain, Rahmeyer,wiliam,Fredcain, Calibration and verivication of Calibration and verivication of cavitation testing facilities using an orificecavitation testing facilities using an orifice,Utah State ,Utah State UnivercityUnivercity
�� Muhtadi,Muhammad,2008,analisis rediksi intensitas kavitasi Muhtadi,Muhammad,2008,analisis rediksi intensitas kavitasi pada control valve, Teknik fisika ITSpada control valve, Teknik fisika ITS
�� Tuakia,Firman,2008,Tuakia,Firman,2008,””Dasar Dasar dasardasar CFD CFD menggunakanmenggunakanFluentFluent””,Penerbit,Penerbit InformatikaInformatika ::BandungBandung
�� Emerson, 2005, Emerson, 2005, Control valve handbook fourth editionControl valve handbook fourth edition, , Fisher Controls International LLC, Marshalltown, Iowa Fisher Controls International LLC, Marshalltown, Iowa USA USA
2
1
FL≈σ
