本文關(guān)鍵詞：某船用柴油機(jī)SCR系統(tǒng)噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及匹配性能分析

  更多相關(guān)文章： 船用柴油機(jī) SCR反應(yīng)器 噴射結(jié)構(gòu)參數(shù) 匹配 優(yōu)化

【摘要】：隨著航運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展,船舶排氣污染日益嚴(yán)重。為控制船舶發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染,國(guó)際海事組織出臺(tái)了MARPOL公約附則VI。目前,要達(dá)到嚴(yán)格的NOx排放Tire III限制法規(guī),選擇性催化還原(SCR)技術(shù)是極具前景的技術(shù)之一。本文針對(duì)某船用柴油機(jī),利用AVL Fire軟件,建立了與之匹配的SCR反應(yīng)器仿真模型,通過(guò)仿真分析確定了SCR反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)和噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)。并建立試驗(yàn)臺(tái)架,對(duì)設(shè)計(jì)的SCR反應(yīng)器與柴油機(jī)的匹配性能,以及不同噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)與SCR反應(yīng)器的匹配性能進(jìn)行了試驗(yàn)分析。首先,利用Fire軟件建立了SCR系統(tǒng)三維仿真模型。仿真分析了SCR反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)SCR反應(yīng)器性能的影響。通過(guò)理論計(jì)算和仿真分析,得到SCR反應(yīng)器優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)為:SCR反應(yīng)器體積為0.036m3,孔密度為400目,涂層厚度為0.01mm,載體壁厚為0.15mm。其次,結(jié)合仿真分析結(jié)果,在D2試驗(yàn)循環(huán)下,試驗(yàn)分析了加裝SCR反應(yīng)器對(duì)柴油機(jī)性能的影響,試驗(yàn)結(jié)果表明:加裝SCR反應(yīng)器后柴油機(jī)排氣背壓明顯高于原機(jī),額定工況時(shí)比原機(jī)增加4.7kPa;缸壓高于原機(jī),最大缸壓比原機(jī)高約5.4%,最大缸壓提前;SCR反應(yīng)器后NOx加權(quán)比排放為1.112g/kWh,初步達(dá)到NOx排放Tire III限制法規(guī)要求;油耗在柴油機(jī)額定工況時(shí)增加約1%,柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性變差。最后,利用建立的SCR仿真模型對(duì)噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了仿真優(yōu)化。對(duì)研究的四個(gè)噴射結(jié)構(gòu)參數(shù),利用正交試驗(yàn)方法確定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,以催化劑前氨分布的均勻性和NOx轉(zhuǎn)化率為評(píng)價(jià)指標(biāo),進(jìn)行了仿真優(yōu)化分析。根據(jù)仿真優(yōu)化的噴射結(jié)構(gòu)參數(shù),選取了兩個(gè)噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)匹配較好的噴嘴,在D2試驗(yàn)循環(huán)下,試驗(yàn)分析了不同噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)SCR反應(yīng)器性能的影響,從而確定了與SCR反應(yīng)器匹配最好的噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)為:噴孔數(shù)目4個(gè)、噴嘴距催化劑入口距離5倍排氣管管徑(635mm)、噴射角度為45°、噴孔孔徑0.5mm。經(jīng)尿素噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化,NOx轉(zhuǎn)化率得到了進(jìn)一步提高。
【關(guān)鍵詞】：船用柴油機(jī) SCR反應(yīng)器 噴射結(jié)構(gòu)參數(shù) 匹配 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U664.121
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 選題背景和研究意義11-12
• 1.1.1 選題背景11
• 1.1.2 研究意義11-12
• 1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放控制技術(shù)12-13
• 1.2.1 機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)12-13
• 1.2.2 機(jī)外凈化技術(shù)13
• 1.3 SCR技術(shù)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 SCR技術(shù)國(guó)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 SCR技術(shù)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.3 SCR技術(shù)研究現(xiàn)狀分析15
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 SCR系統(tǒng)仿真模擬數(shù)學(xué)模型17-22
• 2.1 SCR技術(shù)簡(jiǎn)介17-18
• 2.1.1 SCR系統(tǒng)組成17
• 2.1.2 SCR系統(tǒng)工作原理17-18
• 2.2 數(shù)學(xué)模型18-19
• 2.2.1 基本控制方程18
• 2.2.2 湍流模型18-19
• 2.3 催化器相關(guān)模型19-20
• 2.3.1 多孔介質(zhì)模型19
• 2.3.2 催化器壓降模型19-20
• 2.4 尿素噴霧模型及液滴的蒸發(fā)模型20-21
• 2.4.1 液滴的連續(xù)性方程20
• 2.4.2 液滴蒸發(fā)模型20-21
• 2.4.3 湍流擴(kuò)散模型21
• 2.5 小結(jié)21-22
• 第3章 SCR反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)確定及匹配性能試驗(yàn)分析22-39
• 3.1 SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題22-23
• 3.1.1 SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求22
• 3.1.2 SCR反應(yīng)器的設(shè)計(jì)思路22-23
• 3.2 催化劑載體23-24
• 3.2.1 催化劑載體的基本結(jié)構(gòu)23
• 3.2.2 催化劑載體結(jié)構(gòu)參數(shù)間換算關(guān)系23-24
• 3.3 SCR反應(yīng)器外形尺寸的確定24-25
• 3.3.1 催化劑橫截面積的確定24-25
• 3.3.2 催化反應(yīng)器體積的確定25
• 3.4 SCR催化反應(yīng)器三維模型的建立25
• 3.4.1 邊界條件25
• 3.4.2 SCR三維模型的建立與網(wǎng)格劃分25
• 3.5 仿真數(shù)據(jù)分析25-29
• 3.5.1 催化劑長(zhǎng)度的影響26
• 3.5.2 催化劑孔密度的影響26-27
• 3.5.3 催化劑涂層厚度的影響27
• 3.5.4 溫度的影響27-28
• 3.5.5 空速的影響28-29
• 3.5.6 氨氮比的影響29
• 3.6 SCR反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定29-30
• 3.6.1 催化劑長(zhǎng)度的確定29-30
• 3.6.2 催化劑孔密度的確定30
• 3.6.3 催化劑涂層厚度和載體壁厚的確定30
• 3.7 試驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介30-33
• 3.7.1 試驗(yàn)系統(tǒng)組成30-31
• 3.7.2 柴油機(jī)測(cè)試平臺(tái)31-32
• 3.7.3 SCR反應(yīng)器32-33
• 3.8 SCR反應(yīng)器與柴油機(jī)匹配性能試驗(yàn)分析33-38
• 3.8.1 試驗(yàn)結(jié)果33-34
• 3.8.2 對(duì)柴油機(jī)排氣特性的影響34-35
• 3.8.3 對(duì)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性影響35-36
• 3.8.4 對(duì)柴油機(jī)缸內(nèi)壓力影響36-37
• 3.8.5 NOx比排放綜合評(píng)價(jià)37-38
• 3.9 小結(jié)38-39
• 第4章 SCR系統(tǒng)噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及匹配性能試驗(yàn)分析39-55
• 4.1 催化劑入口前NH3分布的均勻性39
• 4.2 噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)SCR反應(yīng)器性能影響仿真分析39-45
• 4.2.1 噴嘴噴孔數(shù)的影響39-41
• 4.2.2 噴嘴至催化劑入口距離的影響41-42
• 4.2.3 噴嘴噴射角度的影響42-43
• 4.2.4 噴嘴噴孔直徑的影響43-45
• 4.3 噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化45-47
• 4.3.1 正交試驗(yàn)因素水平的確定46
• 4.3.2 正交設(shè)計(jì)方案及仿真計(jì)算結(jié)果46-47
• 4.3.3 仿真結(jié)果分析47
• 4.3.4 噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定47
• 4.4 SCR尿素噴射系統(tǒng)47-49
• 4.4.1 尿素噴嘴47-48
• 4.4.2 噴射控制單元48
• 4.4.3 尿素箱48-49
• 4.4.4 試驗(yàn)?zāi)蛩貒娮斓拇_定49
• 4.4.5 試驗(yàn)方案49
• 4.5 噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)與SCR反應(yīng)器匹配性能試驗(yàn)分析49-53
• 4.5.1 噴嘴A在不同噴射位置試驗(yàn)結(jié)果及分析50
• 4.5.2 噴嘴A在最佳噴射位置試驗(yàn)結(jié)果及分析50-51
• 4.5.3 噴嘴B在不同噴射位置試驗(yàn)結(jié)果及分析51
• 4.5.4 噴嘴B在最佳噴射位置試驗(yàn)結(jié)果及分析51-52
• 4.5.5 最佳噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定52-53
• 4.6 最佳噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)與基礎(chǔ)噴射結(jié)構(gòu)參數(shù)性能比較分析53-54
• 4.7 小結(jié)54-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 全文總結(jié)55-56
• 5.2 工作展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 秦海巖;;船用柴油機(jī)排放法規(guī)及控制技術(shù)簡(jiǎn)介(下)[J];船舶物資與市場(chǎng);2000年03期

2 魏桃李;孫培廷;李斌;黃連中;;船用柴油機(jī)排放實(shí)船測(cè)試的探討[J];航海科技動(dòng)態(tài);2001年09期

3 朱國(guó)強(qiáng);船用柴油機(jī)現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)略述[J];交通部上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報(bào);2001年02期

4 朱之垣;對(duì)船用柴油機(jī)開(kāi)發(fā)工作的展望[J];武漢造船;2001年02期

5 ;新型船用柴油機(jī)[J];水路運(yùn)輸文摘;2001年07期

6 羅述健;船用柴油機(jī)與環(huán)境保護(hù)[J];柴油機(jī)設(shè)計(jì)與制造;2002年03期

7 邵天駿;大功率國(guó)產(chǎn)船用柴油機(jī)[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2002年07期

8 翁海南;300型系列船用柴油機(jī)修理后啟動(dòng)困難的檢驗(yàn)及技術(shù)操作[J];中國(guó)水產(chǎn);2003年10期

9 郭東波,曾勇;船用柴油機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J];船海工程;2003年02期

10 ;上柴公司鑫龍280型船用柴油機(jī)通過(guò)市級(jí)鑒定[J];柴油機(jī)設(shè)計(jì)與制造;2004年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李國(guó)瑞;;船用柴油機(jī)的技術(shù)進(jìn)展[A];科技進(jìn)步與學(xué)科發(fā)展——“科學(xué)技術(shù)面向新世紀(jì)”學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1998年

2 葉高文;;綠色船用柴油機(jī)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)研究[A];福建省科協(xié)第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)數(shù)字化制造及其它先進(jìn)制造技術(shù)專題學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

3 李湛;嚴(yán)謹(jǐn);王希龍;;論船用柴油機(jī)軸承的拂刮及其他[A];2009年中國(guó)水產(chǎn)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2009年

4 葉揚(yáng);;快速裝夾超薄車頭的設(shè)計(jì)[A];2009全國(guó)機(jī)電企業(yè)工藝年會(huì)<廈工杯>工藝征文論文集[C];2009年

5 王亮;劉國(guó)民;王明宇;劉垂相;;單件小批量生產(chǎn)船用柴油機(jī)氣缸蓋的探討[A];2011重慶市鑄造年會(huì)論文集[C];2011年

6 溫宇欽;彭水生;吳恒;張惠澤;;低速船用柴油機(jī)增壓器匹配模擬計(jì)算[A];中國(guó)航海學(xué)會(huì)船舶機(jī)電專業(yè)委員會(huì)2000年度學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2000年

7 王迎新;尹峰;;新型船用柴油機(jī)電噴技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及展望[A];現(xiàn)代船舶機(jī)電維修技術(shù)（2005）[C];2005年

8 馮明志;;船用柴油機(jī)自主創(chuàng)新與節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展[A];第七屆長(zhǎng)三角地區(qū)船舶工業(yè)發(fā)展論壇論文集[C];2011年

9 王榮;陸洲;;船用柴油機(jī)連桿疲勞斷裂失效分析[A];2009年全國(guó)失效分析學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

10 王志剛;;船用柴油機(jī)抗沖擊試驗(yàn)研究[A];第十二屆全國(guó)設(shè)備故障診斷學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 記者 魏敬民;集中力量發(fā)展國(guó)產(chǎn)柴油機(jī)[N];中國(guó)船舶報(bào);2003年

2 記者 劉穎;船用柴油機(jī)：發(fā)展之路在何方[N];中國(guó)船舶報(bào);2003年

3 特約記者 李積軒;全球船用柴油機(jī)需求量激增[N];中國(guó)船舶報(bào);2003年

4 張長(zhǎng)濤;日船用柴油機(jī)產(chǎn)量再創(chuàng)新高[N];中國(guó)船舶報(bào);2005年

5 本報(bào)記者　 楊偉中;G重機(jī)向世界船用柴油機(jī)三強(qiáng)挺進(jìn)[N];上海證券報(bào);2006年

6 周六三 徐媛;安慶船用柴油機(jī)生產(chǎn)基地投產(chǎn)[N];安慶日?qǐng)?bào);2007年

7 本報(bào)記者 胡啟林;廣州開(kāi)建全國(guó)最大船用柴油機(jī)基地[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2009年

8 記者 陳佳南 通訊員 李平;廣州中船船用柴油機(jī)公司揭牌[N];中國(guó)船舶報(bào);2009年

9 馬志廣;首臺(tái)大型船用柴油機(jī)3月交貨[N];青島日?qǐng)?bào);2009年

10 記者 周升友;2004年超產(chǎn)26臺(tái)柴油機(jī)[N];中國(guó)船舶報(bào);2005年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 張勝文;船用柴油機(jī)復(fù)雜零件CAD/CAPP/CAM集成關(guān)鍵技術(shù)研究[D];江蘇大學(xué);2013年

2 王海燕;大型低速船用柴油機(jī)建模與系統(tǒng)仿真[D];大連海事大學(xué);2007年

3 姚崇;船用柴油機(jī)電控單體泵系統(tǒng)性能研究與開(kāi)發(fā)[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

4 許樂(lè)平;噴水霧加濕進(jìn)氣減少船用柴油機(jī)氮氧化物排放的研究[D];大連海事大學(xué);2003年

5 冷先銀;船用中速柴油機(jī)供油系統(tǒng)及低NO_x排放研究[D];大連理工大學(xué);2010年

6 吳O;船用柴油機(jī)燃燒室組件的流固耦合傳熱研究與活塞強(qiáng)度分析[D];大連海事大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 翟純純;船用柴油機(jī)協(xié)同數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D];江蘇科技大學(xué);2010年

2 丁玉玲;船用柴油機(jī)關(guān)鍵件CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[D];江蘇科技大學(xué);2011年

3 李文靜;船用柴油機(jī)信息化系統(tǒng)硬件在環(huán)系統(tǒng)的研發(fā)[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2015年

4 林洋;基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)船用柴油機(jī)故障診斷系統(tǒng)的研究[D];大連海事大學(xué);2016年

5 劉嘉璐;二沖程船用柴油機(jī)掃氣試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2014年

6 張萬(wàn)枝;船用柴油機(jī)達(dá)標(biāo)IM0-T3的排放研究[D];廣西大學(xué);2016年

7 沈剛;大缸徑船用柴油機(jī)噴霧宏觀特性研究[D];中國(guó)艦船研究院;2016年

8 魯凱恒;基于MBD的船用柴油機(jī)關(guān)鍵件自動(dòng)編程系統(tǒng)研究[D];江蘇科技大學(xué);2016年

9 韓振洲;基于TCM與NX的船用柴油機(jī)關(guān)鍵件三維工藝設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D];江蘇科技大學(xué);2016年

10 周禮鵬;船用柴油機(jī)三維裝配工藝設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];江蘇科技大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：821495