Download - Latar Belakang KONTROL VALVE Fenomena kavitasi …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-10584...SIMULASI FENOMENA KAVITASI PADA KONTROL VALVE (STUDI KASUS : GLOBE VALVE) Oleh

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


persenpersen


persenpersen

ProsentaseProsentase bukaanbukaan valve 30 valve 30

persenpersen

�� CounturCountur distribusidistribusi tekanantekanan


persenpersen

�� CounturCountur distribusidistribusi kecepatankecepatan


persenpersen

�� CounturCountur turbulensiturbulensi aliranaliran


persenpersen

�� VektorVektor aliranaliran fluidafluida


persenpersen



persenpersen



persenpersen



persenpersen



persenpersen



persenpersen



persenpersen



persenpersen


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











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