Besar Kecepatan Pada Ruang Alir Secara Teori Besar Kecepatan Pada Ruang Alir Menurut Simulasi

4. Data yang didapat akan tersimpan otomatis ke dalam flashdisk yang kemudian diolah dengan excel pada laptop. 5. Setelah hydrostik penuh, lampu yang terdapat pada hydrofill berubah menjadi hijau dari yang sebelumnya berwarna merah. 6. Hydrostik selanjutnya dihubungkan ke tumpukan sel bahan bakar yang dihubungkan ke cooling pad dan menghasilkan tegangan 10 volt. 7. Pada saat pengoperasian fuel cell, dilakukan pengambilan data temperatur hydrostik, temperatur inlet, temperatur outlet yang terdapat pada tumpukan dengan menggunakan agilient 39472a. 8. Data yang didapat juga akan tersimpan otomatis ke dalam flashdisk yang kemudian diolah dengan excel pada laptop. Gambar 3.15 menunjukkan diagram alir dari tahapan proses yang dilakukan pada percobaan skripsi ini: Gambar 3.15 Diagram Alir Percobaan Skripsi

3.6 Besar Kecepatan Pada Ruang Alir Secara Teori

Sebelum menghitung nilai kecepatan aliran secara teori, perlu diketahui parameter yang di asumsi UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Tabel 3.1 Parameter Asumsi Kecepatan Aliran Parameter Asumsi Nilai Arus sel I 0,7 Acm 2 Konstanta Faraday F 96485 Joule Rasio stoikiometri oksigen S 1 Kandungan oksigen di udara r o2 0,21 Konstanta gas ideal R 8,314 Jmol Tekanan masuk P K in 101325 Pa Kelembaban relatif φ 1 Tekanan saturasi P sat 19944 Pa Setelah parameter asumsi telah di asumsi maka berikut parameter yang diperoleh dari hasil pengukuran Tabel 3.2 Parameter Pengukuran Kecepatan Aliran Parameter Pengukuran Nilai Temperatur T 298 K Jumlah sel pada stack N cell 13 Jumlah saluran paralel N ch 6 Lebar saluran Wc 0,6 cm Kedalaman saluran d c 5 cm Setelah parameter telah diketahui maka perhitungan sudah dapat dilakukan. Laju aliran pada pintu masuk stack sel bahan bakar : � ����� = � 4 × � × � � � � 2 � × � × � � �� − � × � ��� × � ���� � ����� = 70 4 × 96485 × � 1 0.21 � × � 8,314 × 298 101325 − 1 × 19944� × 13 � ����� = 3.41815. 10 −4 �³� = 341.815 ��³� UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Kecepatan di pintu masuk sel bahan bakar adalah : �� = � ����� � ���� × � �ℎ � �� � �� = 341.815 13 × 6 × 0,6 � 5 = 1,46 �� � = 0,0146 � � Dari hasil perhitungan teori, kecepatan di pintu masuk sel bahan bakar sebesar 0,0146 ms.

3.7 Besar Kecepatan Pada Ruang Alir Menurut Simulasi

Yang pertama sekali dilakukan yaitu pembentukan dan pemberian mesh pada objek agar dapat disimulasikan dengan program fluent. Dan langkah dalam pembentukan dan pemberian mesh pada objek yaitu dengan menggunakan program gambit sebagai berikut: 1. Menentukan solver pada aplikasi gambit menjadi fluent 56 dan menentukan titik-titik koordinat. Titik-titik koordinat seperti yang terlampir pada lampiran A dan lampiran B. Setelah semua koordinat dimasukkan maka semuanya disambungkan satu sama lain sehingga akan terbentuk objeknya. Gambar 3.16 menunjukkan titik koordinat yang dihubung Gambar 3.16 Penghubungan Titik Koordinat Setelah semua titik koordinat terhubung maka berikut beberapa sudut pandang dari objek seperti pada tabel 3.3 Tabel 3.3 Gambar Pandangan Objek UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Pandangan Gambar Depan Dari gambar pandangan depan, hidrogen masuk melalui sisi kanan yaitu pada pipa masuk pada ruang alir dan keluar pada sisi kiri yaitu pada pipa keluar pada ruang alir Belakang Dari gambar pandangan belakang, hidrogen masuk melalui sisi kiri yaitu pada pipa masuk pada ruang alir dan keluar pada sisi kanan yaitu pada pipa keluar pada ruang alir Pandangan Gambar Kiri Masuk h 2 Keluar h 2 Keluar h 2 Masuk h 2 Keluar h 2 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Dari gambar pandangan kiri, hanya tampak tempat keluarnya hidrogen dari ruang alir Kanan Dari gambar pandangan kanan, hanya tampak tempat masuknya hidrogen menuju ruang alir Pandangan Gambar Masuk h 2 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Atas Dari gambar pandangan atas tampak h1, h2, h3, v1, v2, v3, v4, v5 dan v6. Dimana: h1 merupakan baris pertama dari pandangan atas h2 merupakan baris kedua dari pandangan atas h3 merupakan baris ketiga dari pandangan atas v1 merupakan kolom pertama dari pandangan atas v2 merupakan kolom kedua dari pandangan atas v3 merupakan kolom ketiga dari pandangan atas v4 merupakan kolom keempat dari pandangan atas v5 merupakan kolom kelima dari pandangan atas v6 merupakan kolom keenam dari pandangan atas Bawah Pada pandangan bawah, posisi baris berubah posisinya menjadi kebalikan daripada pandangan atas sedangkan untuk posisi kolom tetap sama seperti pada pandangan atas Pandangan Gambar Perspektif h h h v1 v2 v3 v4 v5 v6 h3 h h1 v2 v3 v4 v5 v6 v1 Masuk h 2 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Pada pandangan perspektif tampak keseluruhan dari pada objek. Dan pada pandangan perspektif ini juga tampak tempat masuk dan tempat keluar hidrogen dari ruang alir. 2. Setelah objek siap dibentuk maka objek di-mesh dengan cara objek dipilih secara keseluruhan dan dipilih elemen dan tipe dari jenis mesh. Elemen yang digunakan ialah jenis hex dan tipenya adalah stairstep. Alasan pemilihan elemen dan tipe jenis ini di karenakan keterbatasan alat untuk melakukan mesh pada objek. Fungsi dari operasi mesh pada objek agar objek dipisahkan menjadi bagian-bagian kecil sehingga hasil simulasi oleh aplikasi selanjutnya menjadi akurat. Berikut gambar 3.17 menunjukkan proses mesh pada objek Keluar h 2 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 3.17 Proses Mesh Objek Setelah objek siap dilakukan operasi mesh maka pada gambar 3.18 akan ditunjukkan objek yang telah siap proses mesh-nya Gambar 3.18 Objek yang Telah di-Mesh 3. Setelah objek siap di mesh maka objek diberikan batasan. Fungsi dari batasan ini agar aplikasi mengenali sumber masuknya hidrogen ke dalam saluran, keluarnya hidrogen dari saluran dan juga dinding daripada saluran. Dan berikut gambar 3.19 yang menunjukkan batasan yang dimasukkan dalam aplikasi UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 3.19 Batasan Objek 4. Setelah objek telah dibatasi maka objek siap untuk di export. Fungsi dari export ini agar tipe file dari hasil simulasi gambit berubah sehingga dapat disimulasikan lebih lanjut dengan menggunakan aplikasi fluent. Gambar 3.20 menunjukkan export dari objek Gambar 3.20 Export Objek Setelah objek di export maka objek dapat di simulasikan dengan menggunakan program fluent. Dan langkah simulasi pada objek dengan menggunakan program fluent sebagai berikut: 1. Dalam aplikasi fluent, objek yang sebelumnya di bentuk pada aplikasi gambit perlu di skalakan terlebih dahulu agar dimensinya sama dengan dimensi objek yang sebenarnya karena pada aplikasi gambit objek tidak memiliki skala. Cara menskalakan objek pada aplikasi fluent yaitu dengan dipilih satuan dimensinya dan dipilih tombol penskalaan sehingga aplikasi dengan sendiri akan menskalakan ukurannya. Dan gambar 3.21 menunjukkan cara penskalaan objek UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 3.21 Penskalaan Objek 2. Menentukan hal-hal yang berlaku pada objek misalnya seperti bentuk penyelesaiannya dan penentuan ini berguna agar aplikasi bekerja sesuai dengan apa yang telah ditentukan si pembuat simulasi sehingga hasil simulasi yang muncul nantinya diharapkan sesuai dengan apa yang diinginkan oleh si pengguna simulasi. Cara memasukkan bentuk penyelesaiannya yaitu dengan memilih penyelesaian apa yang akan digunakan oleh aplikasi untuk mensimulasikan. Dan gambar 3.22 menunjukkan cara pemilihan bentuk penyelesaiannya Gambar 3.22 Bentuk Penyelesaian Fluent 3. Menentukan fluida yang mengalir didalam objek. Dan fluida yang mengalir di dalam objek ialah fluida hidrogen. Fungsi penentuan jenis fluida ini agar aplikasi dapat menggunakan sifat fisik fluida dalam mensimulasikan sehingga hasil simulasi dapat mendekati keadaan yang sebenarnya terjadi untuk fluida hidrogen. Cara memilih jenis fluida pada aplikasi ini yaitu dengan memilih fluida yang telah tersimpan dalam aplikasi. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Setelah dipilih fluida hidrogen maka dengan sendirinya akan muncul sifat fisik daripada fluida hidrogen seperti massa jenis, viskositas,dll. Gambar 3.23 menunjukkan sifat fisik fluida hidrogen yang telah dipilih Gambar 3.23 Material Objek 4. Menentukan kondisi operasi dari objek. Dalam kondisi operasi ini terdapat tekanan pengoperasian objek, percepatan gravitasi yang berlaku pada objek beserta temperatur pengoperasian objek. Fungsi kondisi operasi objek ini agar hasil simulasi dapat mendekati keadaan yang terjadi sebenarnya pada objek. Dan cara menentukan kondisi operasi ini yaitu dimasukkan informasi yang diperlukan sesuai dengan kondisi operasi. Dalam hal ini diberi asumsi tekanan dari pengoperasian objek sebesar 101325 Pascal, gravitasi sebesar 9,81 ms 2 dan beroperasi pada suhu kamar sebesar 298 K. Dan gambar 3.24 menunjukkan informasi yang diperlukan dalam penentuan kondisi operasi Gambar 3.24 Kondisi Operasi Objek UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 5. Menentukan kondisi batas untuk objek. Fungsi dari batasan ini agar aplikasi mengenali sumber masuknya hidrogen ke dalam saluran, keluarnya hidrogen dari saluran dan juga dinding daripada saluran. Pada saluran masuk dimasukkan nilai kecepatan sebesar 0,014ms dengan temperatur sebesar 298 K. Pada saluran keluar dimasukkan nilai tekanan sebesar 101325 Pascal. Pada bagian dinding dimasukkan ketebalannya sebesar 0,015 meter sesuai dengan rancangan. Pada fluida yang mengalir dalam objek dipilih hidrogen. Gambar 3.25 menunjukkan bagaimana cara menentukan kondisi batas untuk objek Gambar 3.25 Kondisi Batas Objek 6. Menentukan kontrol solusi untuk objek. Pada kontrol solusi ini terdapat faktor relaksasi. Dan yang dimaksud dengan faktor relaksasi yaitu suatu faktor yang apabila sudah dipenuhi melalui proses iterasi maka proses iterasi akan berhenti, namun bila belum terpenuhi maka proses iterasi akan terus berlangsung. Fungsi daripada kontrol solusi ini yaitu untuk mengatur kapan proses iterasi harus terus berlangsung dan kapan saatnya proses iterasi harus berhenti karena sudah memenuhi faktor relaksasi. Besarnya nilai faktor relaksasi ini dapat ditentukan sendiri sesuai dengan keinginan yang melakukan simulasi. Dan gambar 3.26 menunjukkan kontrol solusi untuk objek UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Gambar 3.26 Kontrol Solusi Dan dari hasil simulasi menggunakan aplikasi fluent ini maka kecepatan laju aliran hidrogen yang terjadi didalam ruang alir tumpukan sel bahan bakar seperti pada tabel 3.4 yaitu UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Tabel 3.4 Gambar Hasil Simulasi Objek Pada Gambar Simulasi h1 menunjukkan baris pertama dari pandangan atas Dari gambar hasil simulasi besarnya kecepatan hidrogen dalam ruang alir ditunjukkan dengan warna biru seperti yang terdapat pada parameter kecepatan h2 menunjukkan baris kedua dari pandangan atas Dari gambar hasil simulasi besarnya kecepatan hidrogen dalam ruang alir ditunjukkan dengan warna biru seperti yang terdapat pada parameter kecepatan Pada Gambar Simulasi UNIVERSITAS SUMATERA UTARA h3 menunjukkan baris ketiga dari pandangan atas Dari gambar hasil simulasi besarnya kecepatan hidrogen dalam ruang alir ditunjukkan dengan warna biru seperti yang terdapat pada parameter kecepatan v1 menunjukkan kolom pertama dari pandangan atas Dari gambar hasil simulasi besarnya kecepatan hidrogen dalam ruang alir ditunjukkan dengan warna biru seperti yang terdapat pada parameter kecepatan Pada Gambar Simulasi UNIVERSITAS SUMATERA UTARA v2 menunjukkan kolom kedua dari pandangan atas Dari gambar hasil simulasi besarnya kecepatan hidrogen dalam ruang alir ditunjukkan dengan warna biru seperti yang terdapat pada parameter kecepatan v3 menunjukkan kolom ketiga dari pandangan atas Dari gambar hasil simulasi besarnya kecepatan hidrogen dalam ruang alir ditunjukkan dengan warna biru seperti yang terdapat pada parameter kecepatan Pada Gambar Simulasi UNIVERSITAS SUMATERA UTARA v4 menunjukkan kolom keempat dari pandangan atas Dari gambar hasil simulasi besarnya kecepatan hidrogen dalam ruang alir ditunjukkan dengan warna biru seperti yang terdapat pada parameter kecepatan v5 menunjukkan kolom kelima dari pandangan atas Dari gambar hasil simulasi besarnya kecepatan hidrogen dalam ruang alir ditunjukkan dengan warna biru seperti yang terdapat pada parameter kecepatan Pada Gambar Simulasi UNIVERSITAS SUMATERA UTARA v6 menunjukkan kolom keenam dari pandangan atas Dari gambar hasil simulasi besarnya kecepatan hidrogen dalam ruang alir ditunjukkan dengan warna biru seperti yang terdapat pada parameter kecepatan Dari tampilan hasil simulasi yang di tunjukkan dengan warna biru maka sesuai dengan parameter kecepatan yang tersedia dari hasil simulasi diperoleh kecepatan aliran hasil simulasi V simulasi berkisar antara 2x10 -2 ms sampai dengan 6,86x10 3 ms. Hasil simulasi menunjukkan keseragaman warna pada ruang alir tanpa pencabangan serpentine.

3.8 Jenis Aliran Pada Ruang Alir Secara Teori