Eksplorasi Desain dan Pemilihan Material Untuk Pengujian Spesimen Uji berbentuk Bejana Bertekanan pada Sistem Energi Superkritikal Karbondioksida

Simanjuntak, Jacob Hasiholan (2025) Eksplorasi Desain dan Pemilihan Material Untuk Pengujian Spesimen Uji berbentuk Bejana Bertekanan pada Sistem Energi Superkritikal Karbondioksida. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007211027-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (19MB) | Request a copy

Abstract

Pemanfaatan karbon dioksida superkritis (sCO₂) sebagai fluida kerja pada sistem energi modern memerlukan desain komponen yang mampu beroperasi pada kondisi ekstrem, seperti suhu hingga 800°C dan tekanan hingga 29 MPa. Penelitian ini bertujuan untuk merancang ulang dan menganalisis secara komprehensif sebuah spesimen uji berbentuk bejana bertekanan dengan pendekatan yang mematuhi standar ASME BPVC Section VIII Division 1, ASME BPVC II Part D, dan ASME B16.5 , menggunakan material tahan panas Inconel 625, Inconel 617, Incoloy 800, dan Inconel HX, dengan menggunakan metode simulasi elemen hingga (FEA) dan analisis analitis, penelitian ini menguantifikasi besaran tegangan, regangan, dan deformasi pada berbagai kondisi operasi. Hasil analisis multi-kriteria mengidentifikasi Inconel 625 sebagai material yang paling ideal karena mampu mempertahankan faktor keamanan pada sepuluh variasi kondisi operasi. Sistem pembautan juga ditemukan mengubah respons struktur, meskipun mampu menurunkan tegangan rata-rata, sistem ini secara konsisten meningkatkan deformasi total dan membuat konsentrasi tegangan signifikan pada area kritis seperti ring gasket. Penelitian ini juga menemukan bahwa penggunaan desain yang dioptimalkan untuk satu material untuk material lain (crossing design), menghasilkan kinerja yang tidak dapat diprediksi dan menurunkan keandalan. Penelitian ini berhasil menyediakan kerangka kerja desain yang tervalidasi dan mengusulkan sebuah model evaluasi kuantitatif, Indeks Kinerja Agregat), untuk memudahkan proses penyeleksian material. IKA yang diusulkan menggunakan dua faktor utama sebagai penentu indeks yaitu deformasi dan faktor keamanan, dimana keduanya diberi pembobotan yang fleksibel sesuai dengan rioritas desain yang sedang dikerjakan . Hasil ini tidak hanya menjawab keterbatasan studi sebelumnya tetapi juga memberikan panduan teknis untuk pengembangan komponen sistem Superktitikal Karbondioksida yang lebih aman dan efisien.================================================================================================================
The utilization of supercritical carbon dioxide (sCO₂) as a working fluid in modern energy systems requires component designs capable of operating under extreme conditions, such as temperatures up to 800°C and pressures up to 29 MPa. This study aims to redesign and comprehensively analyze a pressure vessel test specimen in compliance with ASME BPVC Section VIII Division 1, ASME BPVC II Part D, and ASME B16.5 standards, using heat-resistant materials such as Inconel 625, Inconel 617, Incoloy 800, and Inconel HX. Through both Finite Element Analysis (FEA) and analytical methods, the study quantifies stress, strain, and deformation under various operating conditions. A multi-criteria analysis identifies Inconel 625 as the most ideal material due to its consistent ability to maintain safety factors across ten operational scenarios. Although the bolting system reduces average stress, it increases total deformation and causes significant stress concentrations in critical areas like the gasket ring. The study also finds that applying a design optimized for one material to another (crossing design) results in unpredictable performance and reduced reliability. To address this, a validated design framework is presented along with a proposed quantitative evaluation model the Aggregate Reliability Index (ARI) which uses deformation and safety factor as weighted parameters tailored to specific design priorities. These results not only overcome limitations of previous studies but also provide technical guidance for the development of safer and more efficient components in supercritical carbon dioxide systems.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Bejana Bertekanan, Supercritical Carbondioxide, ASME Code, Simulasi Elemen Hingga, Material Tahan Panas, Faktor Keamanan.
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA347 Finite Element Method T Technology > TS Manufactures > TS283 Pressure vessels.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Jacob Hasiholan Simanjuntak
Date Deposited:	04 Aug 2025 05:04
Last Modified:	04 Aug 2025 05:04
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/126529

Actions (login required)

View Item