Perpustakaan Digital ITB

Emisi gas buang, terutama nitrogen oksida (NOx), karbon monoksida (CO), sulfur oksida (SOx), volatile organic compounds (VOC), dan hidrokarbon (HC), dapat memberi efek negatif pada kesehatan manusia dan lingkungan sekitar. Konverter katalitik dapat digunakan untuk mengendalikan emisi gas tersebut. Tujuan dari studi ini adalah untuk mengembangkan model konverter katalitik guna mendapatkan kondisi optimum dengan mode operasi dinamik modulasi komposisi, serta menentukan temperatur optimum baik umpan maupun katalis pada mode steady state. Konverter katalitik dalam studi ini dibangun menggunakan model heterogeneous packed-bed reactor (PBR). Model matematika yang digunakan berupa model satu dimensi untuk multi-reaksi pada kondisi non-isotermal dari three-way catalytic converter (TWC), di mana persamaan model diturunkan menggunakan kesetimbangan massa dan energi untuk fasa fluida dan katalis. Pemodelan dan simulasi dilakukan menggunakan FlexPDE 7.18. Model yang dibangun divalidasi menggunakan hasil publikasi Joshi dkk. (2009). Pengaruh temperatur umpan dipelajari dari 350 K hingga 800 K, sementara pengaruh temperatur katalis dari 300 K hingga 700 K. Berdasarkan hasil validasi model yang dibangun tidak berbeda signifikan dari literatur acuan, di mana konversi gas umpan pada literatur dan hasil simulasi memiliki selisih nilai kurang dari 10%. Hasil studi menunjukkan efisiensi konversi mencapai titik optimum pada temperatur gas umpan ataupun katalis di atas titik light-off, yaitu 502 K. Selain itu, semakin tinggi temperatur katalis (terutama di atas light-off), semakin cepat light-off time tercapai. Adapun mode dinamik yang disarankan untuk peningkatan konversi rata-rata, yaitu pada kondisi operasi Tfin ? 500 K, Ts0 300 K, dan switching time ? 50 detik, dengan peningkatan konversi ratarata mulai dari 4% hingga 55%. Berdasarkan hasil studi, mode operasi yang diusulkan, di mana konversi rata-rata terbukti lebih tinggi daripada mode natural start-up, yaitu gabungan antara mode dinamik dan natural start-up. Pada t=0 hingga t=300 detik dioperasikan dalam mode natural start-up, kemudian dilanjutkan dengan mode dinamik hingga 750 detik. Peningkatan konversi rata-rata keseluruhan dari mode yang diusulkan untuk CO, H2, HC, dan NO masing-masing sebesar 47,02%, 66,28%, 44,39%, dan 53,08%.