Setiawan, Kevin Harris (2020) Pemodelan dan Simulasi Vibration Energy Harvesting dengan Menggunakan Mekanisme Cantilever Piezoelectric Beam pada Instalasi Pipa Lurus dan Elbow. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
02111540000183-Undergraduate_Theses.pdf Download (4MB) | Preview |
Abstract
Gesekan antara fluida dengan dinding pipa dapat menimbulkan getaran pada pipa. Apabila amplitudo getaran pipa tersebut besar, maka akan menghambat aliran fluida di dalamnya menyebabkan debit aliran tidak konstan. Amplitudo getaran tertinggi terjadi pada saat resonansi, dimana frekuensi natural sama dengan frekuensi eksitasinya. Potensi energi dari getaran yang tinggi ini dapat dimanfaatkan oleh cantilever piezoelectric sebagai elemen energy harvesting. Listrik dapat dihasilkan dari defleksi cantilever piezoelectric yang bergerak naik turun disebabkan oleh getaran yang terjadi. Penelitian tugas akhir ini membahas tentang simulasi energy harvesting menggunakan cantilever piezoelectric yang bertujuan untuk memanfaatkan energi getaran dari pipa lurus dan pipa elbow. Sistem perpipaan yang disimulasikan menggunakan pipa PVC dengan bentuk rangkaian pipa dibuat khusus berskala laboratorium. Pipa lurus berdiameter dalam 28 mm dengan tebal 4 mm sedangkan pipa elbow berdiameter dalam 32,5 mm dengan tebal 7,6 mm. Pada pipa lurus diasumsikan getaran hanya terjadi secara vertikal, sedangkan pada pipa elbow getaran terjadi secara vertikal maupun horizontal. Cantilever piezoelectric diletakan di atas klem pipa kemudian dipasangkan di 3 posisi, yaitu: pipa lurus, pipa elbow outlet, dan pipa elbow bend. Setiap titik memiliki sebuah cantilever piezoelectric dengan spesifikasi yang sama. Aliran air yang melalui sistem perpipaan divariasikan menjadi 3 kecepatan yaitu 0,3 m/s; 0,5 m/s; 0,7 m/s. Dari penelitian yang telah dilakukan, didapatkan hasil voltase bangkitan optimum yang dihasilkan cantilever piezoelectric pada posisi elbow bend pada kecepatan 0,7 m/s, besar voltase bangkitan sebesar 1,686 mV. Rancangan dioperasikan pada frekuensi operasi 40 Hz dengan gaya eksitasi 0.3676 N.
================================================================================================================================
Friction between the fluid and the pipe wall able to cause vibration in the pipe. If the amplitude of the pipe vibration is large, it will obstruct the fluid flow causing it to be inconstant. The highest amplitude occurs at resonance, where natural frequency is equal to excitation frequency. The potency of energy from this high vibration can be utilized by cantilever piezoelectric as energy harvesting element. Electricity can be generated from cantilever piezoelectric deflection which moves up and down by vibration occurred. This research will discuss about energy harvesting simulation using cantilever piezoelectric from straight and elbow pipe vibration. The piping system made by PVC material in a laboratory scale. Straight pipe diameter is 28 mm and 4 mm thick while elbow pipe diameter is 32,5 mm and 7,6 mm thick. Assumed for straight pipe vibration only occurs vertically, whereas elbow pipe occurs both vertically dan horizontally. Cantilever piezoelectric is placed on top of pipe then planted in 3 positions, namely: straight pipe, elbow outlet, and elbow bend. Each position has one cantilever piezoelectric with the same specification. Water flows velocity varied to 3 speeds: 0,3 m/s; 0,5 m/s; 0,7 m/s. From the research that has been done, the optimum voltage generated by cantilever piezoelectric in the elbow bend position at a speed of 0,7 m/s valued 1,686 mV. The design operated at a frequency of 40 Hz with excitation force 0,3676 N.
| Item Type: | Thesis (Other) |
|---|---|
| Additional Information: | RSM 620.3 Set p-1 2020 |
| Uncontrolled Keywords: | Energy Harvesting, Cantilever piezoelectric, Flow induced vibration, Piping system. |
| Subjects: | T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ935 Pipe--Fluid dynamics. Tubes--Fluid dynamics |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis |
| Depositing User: | Kevin Harris Setiawan |
| Date Deposited: | 26 May 2023 15:18 |
| Last Modified: | 26 May 2023 15:18 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/73206 |
Actions (login required)
 |
View Item |