BAB 8 PEMODELAN DAN SIMULASI REAKTOR CSTR

Transkripsi

1 BB 8 PEMODELN DN SIMULSI REKTOR STR Perhatian gambar eta 3 buah STR (ontinuou Stirred-Tan Reactor) iotermal di bawah ini: F 0 F F 2 F 3 V V 2 2 V (t) (t) 2 (t) 3 (t) Ketiga STR itu digunaan untu menghailan produ B dari reatan yang dionumi di etiap reator yang tercampur empurna dengan reai orde atu dalam faa cair. umi-aumi yang digunaan: F 3 = F 2 = F = F 0? F = 20 V 3 = V 2 = V? V = divariaian etiap elomponya. 3 = 2 =? = 0.5 Buatlah:. Pemodelan dinami 3 eri STR iotermal di ata ehingga mendapatan fungi 3( ) alih: G = (item dinami orde tiga) 0 2. Grafi repon 3 (t) jia mendapatan mauan, 0 (t), berupa unit tep (gunaan Matlab) 3. Gambar eta item ontrol berumpan-bali untu 3 eri STR di ata dan diagram blonya (dengan menambahan omponen-omponen ontrol eperti enor-tranmitter, control valve dan controller; gunaanlah gambar diagram blo menggunaan imulin dari Matlab). Pemodelan dan Simulai Reator STR 96

2 4. Grafi repon item ontrol berumpan-bali di ata jia: enor-tranmitter dan control valve-nya adalah ebagai beriut: a. hanya berupa gain aja (bearnya tererah, tapi minimal ada 2 variai) b. fungi alih orde atu (bear gain dan tererah, tapi minimal ada 2 variai) c. lauanlah tuning ehingga didapatan harga-harga Kc, I, dan D yang optimum untu au a dan b di ata (dengan mengubah-ubah harga Kc, edangan harga I dan D diet ama dengan 0). Berilah pembahaan dari hail yang didapatan. 5. Gambar Root Locu dan Bode Diagram untu au 4.a dan 4.b di ata dengan bantuan Matlab. Berianlah pembahaan dari gambar-gambar yang dihailan. JWBN: Neraca maa reator : Laju mol mau - laju mol eluar - laju mol teronumi = laju mol teraumulai F o (t) - F (t) - Vr c = V d ( t ) dt F ao (t) - F (t) - V (t) = V d ( t ) dt dengan menggunaan tranformai Laplace : F 0 ()- F () - V () = V () F o () = F () V () V () F 0 () = (F V V ) () F V ao() = o() = F V () () = ( ) o Pemodelan dan Simulai Reator STR 97

3 Pemodelan dan Simulai Reator STR 98 o = = Dengan cara yang ama di dapat : = = ehingga menghailan : o o = = ) 3( ) 3( ) ( ) ( ) ( ) ( 3 3 = o Dengan ubtitui nilai beriut : = = = = V F Menghailan : ) ( ) ( =

4 Repon tep dari tranfer function : Gambar diagram blo: - Bila Tranmitter dan control valve berupa gain : Pemodelan dan Simulai Reator STR 99

5 - Bila Tranmitter dan control valve berupa fungi orde : Tuga no 4.a. : Repon dari item ontrol dengan variai tranmitter dan control valve berupa gain : Variai : Gain controller = Gain tranmitter = Gain control valve = Repon: Pemodelan dan Simulai Reator STR 00

6 Variai 2: Gain controller = Gain tranmitter =5 Gain control valve = Repon : Variai 3: Gain controller = Gain tranmitter =5 Gain control valve =8 Repon : Pemodelan dan Simulai Reator STR 0

7 Tuga 4b.: Repon dari item ontrol dengan variai tranmitter dan control valve berupa fungi orde : Variai : Gain controller = 2 tranmitter = 2 control valve = 5 Repon: Variai 2: Gain controller = tranmitter 2 = 2 control valve = 0 Pemodelan dan Simulai Reator STR 02

8 Repon: Variai 3: Gain controller = 2 tranmitter = 6 control valve = 0 Repon: Pemodelan dan Simulai Reator STR 03

9 Tuga no 4.c. : Tranmitter dan control valve berupa gain Variai : Didapat dari imulai: Kcu = 54.9 Tu = 3,4 deti Kontroller optimum: Kontroller Kc ti td P Kcu/2=27,45 PI Kcu/2,2=24,9545 Tu/,2=2,833 PID Kcu/,7=32,394 Tu/2=,7 Tu/8=0,425 Gambar cycling: Pemodelan dan Simulai Reator STR 04

10 Variai 2: Didapat dari imulai: Kcu = 0.98 Tu = 3,4 deti Kontroller optimum: Kontroller Kc ti td P Kcu/2=5,49 PI Kcu/2,2=4,99 Tu/,2=2,833 PID Kcu/,7=6.458 Tu/2=,7 Tu/8=0,425 Gambar cycling: Variai 3: Didapat dari imulai: Kcu =,3725 Tu = 3,4 deti Kontroller optimum: Kontroller Kc ti td P Kcu/2=0,68625 PI Kcu/2,2=0,6238 Tu/,2=2,833 PID Kcu/,7=0,807 Tu/2=,7 Tu/8=0,425 Pemodelan dan Simulai Reator STR 05

11 Gambar cycling: Tranmitter dan control valve berupa fungi tranfer orde atu Variai : Didapat dari imulai: Kcu = 5.25 Tu = 3,6 deti Kontroller optimum: Kontroller Kc i d P Kcu/2=7,625 PI Kcu/2,2=6,93 Tu/,2=,333 PID Kcu/,7=8,97 Tu/2=8 Tu/8=,7 Gambar cycling: Pemodelan dan Simulai Reator STR 06

12 Variai 2: Didapat dari imulai: Kcu = 23,3 Tu = 5,2 deti Kontroller optimum: Kontroller Kc ti td P Kcu/2=,65 PI Kcu/2,2=0,59 Tu/,2=2,667 PID Kcu/,7=3,706 Tu/2=7,6 Tu/8=,9 Gambar cycling: Variai 3: Didapat dari imulai: Kcu = 25 Tu = 20,9 deti Kontroller optimum: Kontroller Kc i d P Kcu/2=2,5 PI Kcu/2,2=,36 Tu/,2=7,47 PID Kcu/,7=4,706 Tu/2=0,45 Tu/8=2,625 Pemodelan dan Simulai Reator STR 07

13 Gambar cycling: Tuga no. 5: Untu tranmitter dan control valve berupa gain Variai : Root Locu : Pemodelan dan Simulai Reator STR 08

14 Bode diagram : Variai 2: Root locu : Pemodelan dan Simulai Reator STR 09

15 Bode diagram: Variai 3: Root locu: Pemodelan dan Simulai Reator STR 0

16 Bode diagram: Tranmitter dan control valve berupa fungi tranfer orde : Variai : Root locu: Pemodelan dan Simulai Reator STR

17 Bode diagram : Variai 2: Root locu : Pemodelan dan Simulai Reator STR 2

18 Bode diagram: Variai 3: Root locu: Pemodelan dan Simulai Reator STR 3

19 Bode diagram : NLIS DN KESIMPULN:. Pengaruh nilai gain tranmitter dan control valve terhadap gain ultimate adalah emain bear nilai gain tranmitter dan control valve maa gain ultimate aan emain ecil. 2. Pengaruh nilai gain tranmitter dan control valve terhadap periode ultimate adalah emain bear nilai gain tranmitter dan control valve maa nilai periode ultimate tida terpengaruh terhadap perubahan nilai gain tranmitter dan control valve. 3. Pengaruh pada tranmitter dan control valve terhadap nilai gain ultimate adalah emain bear nilai pada tranmitter dan control valve maa gain ultimate aan emain bear. 4. Pengaruh pada tranmitter dan control valve terhadap nilai periode ultimate adalah emain bear nilai pada tranmitter dan control valve maa nilai periode ultimate aan emain bear. 5. Dari diagram Root Locu maupun Bode dapat dilihat bahwa untu tranmitter dan control valve bai yang berupa gain aja maupun yang berupa fungi alih orde atu, terdapat daerah yang menunjuan bahwa item ini tida tabil (adanya daerah urva di ebelah anan -plane root locu diagram. Pemodelan dan Simulai Reator STR 4

20 6. Pada diagram root locu dengan tranmitter dan control valve hanya berupa gain aja, terdapat 3 cabang menuju e arah ta hingga. Jumlah cabang ini euai dengan jumlah pole pada OLTF item yaitu 3 pole. 7. Pada diagram root locu dengan tranmitter dan control valve berupa fungi alih orde atu, terdapat 5 cabang menuju e arah ta hingga. Jumlah cabang ini euai dengan jumlah pole pada OLTF item yaitu 5 pole. Pemodelan dan Simulai Reator STR 5