Analisis Pressure Drop Pada Sistem Saluran Monolit Selective Catalytic Reduction (SCR) Mesin Diesel Heavy Duty Berbahan Bakar Biodiesel Menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD)

Abstract

Pressure drop merupakan salah satu parameter penting dalam sistem catalytic converter mesin diesel karena berpengaruh langsung terhadap efisiensi aliran gas buang dan performa konversi emisi. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh variasi ukuran geometri saluran monolit, exhaust mass flow rate, dan suhu gas buang terhadap besarnya pressure drop pada gas buang mesin diesel berbahan bakar biodiesel menggunakan pendekatan Response Surface Methodology (RSM). Simulasi dilakukan pada satu saluran monolit yang dibagi menjadi empat bagian dengan tujuan untuk meminimalisir beban komputasi, dengan variasi diameter hidraulik sebesar 0.84 mm, 1.1 mm, dan 1.36 mm. Selain itu, dilakukan variasi tiga level exhaust mass flow rate dan suhu gas buang untuk merepresentasikan kondisi operasional mesin di lapangan. Hasil analisis menunjukkan bahwa variabel ukuran saluran monolit (XSIZE) sangat berpengaruh terhadap pressure drop, dengan hubungan negatif. Namun demikian, pengaruh ini bersifat non-linear, di mana penambahan ukuran saluran setelah titik tertentu tidak lagi menurunkan pressure drop secara signifikan. Variabel exhaust mass flow rate (XMF) dan suhu (XTEMP) juga berkontribusi terhadap kenaikan pressure drop dengan hubungan positif. Selain itu hasil analisis RSM menunjukkan bahwa variabel paling berpengaruh terhadap besarnya pressure drop adalah ukuran saluran monolit (XSIZE). Hal ini mengindikasikan bahwa ukuran saluran monolit perlu pengembangan dan analisis lebih lanjut terhadap desain geometri saluran monolit untuk meminimalisir pressure drop. Model regresi yang dihasilkan dinilai sangat valid dan dapat digunakan untuk optimasi desain saluran monolit serta pengaturan kondisi operasi mesin. Studi ini memberikan dasar penting dalam pengembangan sistem katalitik yang efisien dan berkelanjutan bagi mesin diesel berbahan bakar biodiesel.