隨著全球航運(yùn)業(yè)快速發(fā)展,船舶柴油機(jī)排放的污染物是造成港口城市大氣污染的主要原因。近年來船舶柴油機(jī)顆粒物的凈化問題越來越受到重視,目前顆粒捕集器(DPF)是減少尾氣顆粒物最有效的方法,而傳統(tǒng)DPF再生方式的缺點(diǎn)限制了 DPF的廣泛應(yīng)用。本文研究目的是在傳統(tǒng)DPF再生基礎(chǔ)上結(jié)合往復(fù)流動(dòng)燃燒拓寬DPF再生方式。本文自行設(shè)計(jì)了往復(fù)流DPF系統(tǒng)燃燒實(shí)驗(yàn)裝置,通過補(bǔ)充低當(dāng)量比的丙烷燃料維持DPF系統(tǒng)高溫溫度場(chǎng),來實(shí)現(xiàn)往復(fù)流動(dòng)再生的目的。并利用模擬軟件對(duì)往復(fù)流DPF系統(tǒng)進(jìn)行模擬溫度場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)溫度場(chǎng)的比較。本文具體工作和主要結(jié)論如下:本文在柴油機(jī)空載運(yùn)行條件下,首先通入丙烷氣體在DPF系統(tǒng)建立高溫溫度場(chǎng),然后利用往復(fù)流DPF系統(tǒng)蓄熱放熱功能,在低當(dāng)量比工況下維持系統(tǒng)高溫區(qū)域,實(shí)現(xiàn)大部分顆粒物的連續(xù)去除。結(jié)果表明:(1)本文探索當(dāng)丙烷質(zhì)量流量為0.0915g/s,往復(fù)半周期為25s時(shí),DPF系統(tǒng)既能維持高溫溫度場(chǎng)又能很好的去除顆粒物,該工況下除顆粒物平均轉(zhuǎn)化效率達(dá)94.7%,除一氧化碳平均轉(zhuǎn)化效率達(dá)95.5%。(2)隨著往復(fù)半周期的增加,DPF系統(tǒng)最高溫度基本不變,但高溫區(qū)域邊界的溫度振幅變大,顆粒物燃燒...

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 柴油機(jī)顆粒物的組成、危害和生成機(jī)理
        1.2.1 柴油機(jī)顆粒物的組成
        1.2.2 柴油機(jī)顆粒物的危害
        1.2.3 柴油機(jī)顆粒物的生成機(jī)理
    1.3 船用柴油機(jī)顆粒物的排放法規(guī)
        1.3.1 歐盟排放法規(guī)
        1.3.2 美國排放法規(guī)
        1.3.3 中國排放法規(guī)
    1.4 船用柴油機(jī)顆粒物控制技術(shù)
        1.4.1 濕式除顆粒物法
        1.4.2 過濾除顆粒物法
    1.5 DPF往復(fù)流動(dòng)再生技術(shù)簡(jiǎn)介
    1.6 往復(fù)流DPF研究現(xiàn)狀
    1.7 本文研究意義與研究?jī)?nèi)容
2 往復(fù)流DPF燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成部分
        2.1.1 燃燒器主體
        2.1.2 柴油機(jī)尾氣供氣系統(tǒng)
        2.1.3 控制系統(tǒng)
        2.1.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
    2.3 DPF系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)布置
        2.3.1 DPF系統(tǒng)溫度測(cè)點(diǎn)布置
        2.3.2 DPF壓差測(cè)點(diǎn)布置
    2.4 往復(fù)流DPF系統(tǒng)燃燒和排放特性所需參數(shù)
        2.4.1 當(dāng)量比
        2.4.2 燃燒熱負(fù)荷
        2.4.3 DPF系統(tǒng)的平均轉(zhuǎn)化效率
3 往復(fù)流DPF系統(tǒng)燃燒和排放特性的實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 往復(fù)流DPF系統(tǒng)冷態(tài)啟動(dòng)溫度特性
    3.2 DPF系統(tǒng)的燃燒過程和排放特性
        3.2.1 DPF系統(tǒng)軸向溫度分布特性
        3.2.2 DPF系統(tǒng)蓄熱放熱過程對(duì)溫度波動(dòng)的影響
        3.2.3 DPF系統(tǒng)顆粒物排放特性
        3.2.4 DPF系統(tǒng)其他污染氣體排放特性
        3.2.5 DPF壓差阻力
    3.3 各物理參數(shù)對(duì)DPF系統(tǒng)燃燒和排放特性的影響
        3.3.1 不同半周期的影響
        3.3.2 不同當(dāng)量比的影響
    3.4 往復(fù)流動(dòng)和單向流動(dòng)對(duì)溫度場(chǎng)的影響
    3.5 往復(fù)流動(dòng)中有無注入丙烷燃料對(duì)溫度場(chǎng)的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 往復(fù)流DPF系統(tǒng)燃燒數(shù)值模擬
    4.1 FLUENT控制方程
        4.1.1 狀態(tài)方程
        4.1.2 質(zhì)量守恒方程
        4.1.3 動(dòng)量守恒方程
        4.1.4 能量守恒方程
    4.2 FLUENT數(shù)學(xué)模型
        4.2.1 湍流模型
        4.2.2 組分輸運(yùn)模型
        4.2.3 化學(xué)反應(yīng)模型
        4.2.4 輻射模型
        4.2.5 離散相模型
        4.2.6 多孔介質(zhì)模型
        4.2.7 物性的選取
        4.2.8 邊界條件和初始條件
        4.2.9 FLUENT求解方法
    4.3 往復(fù)流DPF系統(tǒng)燃燒數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)對(duì)比
        4.3.1 DPF系統(tǒng)模擬溫度場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)溫度場(chǎng)的對(duì)比
        4.3.2 DPF系統(tǒng)孔道溫度場(chǎng)在正向半周期內(nèi)的變化規(guī)律
        4.3.3 DPF系統(tǒng)孔道在一個(gè)周期內(nèi)的蓄熱放熱規(guī)律
        4.3.4 不同半周期對(duì)溫度場(chǎng)的影響
        4.3.5 往復(fù)流動(dòng)和單向流動(dòng)對(duì)溫度場(chǎng)的影響
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果



本文編號(hào)：3939122