本文關(guān)鍵詞：柴油機排氣顆粒物在線—筒式電暈放電裝置下荷電凝并的試驗研究

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【摘要】：現(xiàn)代柴油機油耗低、動力強,應(yīng)用廣泛,其排氣顆粒物粒徑小,比表面積大,在空氣中不易沉降,容易吸附重金屬元素和其他有害有機物,對環(huán)境造成了很大污染。顆粒物粒徑越小越容易透過顆粒捕集器(Diesel Particulate Filter,DPF)等過濾攔截裝置進入大氣,控制柴油機微納米顆粒物排放已是國際性的技術(shù)難題。荷電凝并技術(shù)作為促進微細顆粒物生長的一種手段,是國內(nèi)外氣溶膠領(lǐng)域的一個研究熱點,但將其用于處理柴油機排氣顆粒的研究較少。本文將荷電凝并技術(shù)運用于柴油機排氣顆粒物的預(yù)處理。設(shè)計并搭建了柴油機排氣顆粒物荷電試驗平臺,在電暈放電條件下對顆粒物在線取樣并研究了其荷電性能。顆粒物通過線-筒式負高壓電暈放電裝置后被自制的法拉第杯收集,通過EST111型數(shù)字電荷儀檢測其帶電量,對有無放電條件下法拉第杯中收集的顆粒物進行掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)觀察其微觀形貌特征,研究了在不同荷電參數(shù)和不同柴油機工作狀態(tài)下顆粒物的荷電效果。結(jié)果表明:柴油機排氣顆粒物在電暈放電條件下能夠明顯的荷上電荷,在直流電壓為-15k V,排氣流速分別為0.12m/s、0.24m/s、0.36m/s、0.48m/s、0.60m/s時,法拉第杯中檢測到顆粒物的荷電量隨采樣時間以及排氣流速的增加而增加。在電暈放電條件下收集到顆粒物的荷質(zhì)比隨氣流速度先增加后減小,并且在0.36m/s時達到最大值-118.2μC/g。收集到的顆粒物荷質(zhì)比隨電壓的升高而增加,且增長速率隨著電壓的升高而提高。對比荷電前后法拉第杯中收集顆粒物的質(zhì)量,部分帶電顆粒物被線-筒式荷電裝置接地極所捕獲。無電暈放電下顆粒物的堆積形貌呈現(xiàn)團狀或塊狀,電暈放電下呈現(xiàn)出鏈狀分枝疏松結(jié)構(gòu)。此外,設(shè)計了柴油機排氣顆粒物凝并試驗平臺,進行了顆粒物荷電凝并試驗研究。采用慣性沖擊式采樣器(Micro-Orifice Uniform Deposition Impactor,MOUDI)對荷電凝并前后顆粒物粒徑進行分割對比。顆粒物粒徑分布呈現(xiàn)類似單峰正態(tài)分布,并且粒徑峰值位于0.56~1.0μm區(qū)間。柴油機轉(zhuǎn)速為2700 r/min時,分別在100%、75%、50%和25%負荷工況下,相比荷電凝并前顆粒物,荷電凝并后顆粒物粒徑分布向粒徑增大方向發(fā)展,粒徑在1.8μm以下顆粒物質(zhì)量濃度分別減少了15.9%、17.1%、17.8%和16.8%;而粒徑在1.8μm以上的顆粒物質(zhì)量濃度分別增加了49.1%、42.3%、51.3%和44.3%;由此說明,荷電凝并技術(shù)用于增大柴油機排氣顆粒物粒徑切實可行。
【關(guān)鍵詞】：柴油機 顆粒物 電暈放電 荷質(zhì)比 粒徑分布 凝并
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK421
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 柴油機排氣顆粒物11-14
• 1.2.1 顆粒物組成11-12
• 1.2.2 顆粒物粒徑分布12-14
• 1.2.3 顆粒物危害14
• 1.3 排放法規(guī)的發(fā)展14-15
• 1.4 柴油機排氣后處理的常規(guī)技術(shù)路線及研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4.1 柴油機后處理常規(guī)技術(shù)路線15-17
• 1.4.2 柴油機顆粒物控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 荷電凝并技術(shù)控制柴油機排氣顆粒物研究18-19
• 1.6 本文研究的主要內(nèi)容19-21
• 第二章 顆粒物荷電及凝并理論21-30
• 2.1 電暈放電理論和特征21-23
• 2.1.1 電暈放電基本理論21-22
• 2.1.2 電暈放電的特征22-23
• 2.2 柴油機排氣顆粒物荷電過程23-26
• 2.2.1 電場荷電23-24
• 2.2.2 擴散荷電24-26
• 2.2.3 綜合荷電作用26
• 2.3 柴油機顆粒物凝并機理26-29
• 2.3.1 布朗凝并26-27
• 2.3.2 電凝并27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 柴油機排氣顆粒物荷電性能試驗研究30-44
• 3.1 排氣顆粒物荷電試驗臺30-31
• 3.2 試驗系統(tǒng)及裝置31-35
• 3.2.1 試驗臺架系統(tǒng)31-32
• 3.2.2 高壓電源32
• 3.2.3 線筒式放電裝置32-33
• 3.2.4 顆粒物帶電量檢測裝置系統(tǒng)33-35
• 3.3 試驗步驟及方法35
• 3.4 試驗結(jié)果與分析35-41
• 3.4.1 電暈放電前后荷電驗證35-36
• 3.4.2 不同排氣流速下顆粒物荷電特性的研究36-41
• 3.4.3 荷電電壓對顆粒物荷電效果的影響41
• 3.5 顆粒物荷電前后SEM圖像分析41-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 柴油機顆粒物荷電凝并試驗研究44-55
• 4.1 試驗系統(tǒng)44-47
• 4.1.1 試驗平臺44-45
• 4.1.2 顆粒物凝并裝置45-47
• 4.2 微孔均勻沉積式多級碰撞采樣器及工作原理47-50
• 4.2.1 微孔均勻沉積式多級碰撞采樣器47-48
• 4.2.2 碰撞采樣器工作原理48-50
• 4.2.3 顆粒物粒徑分級采樣過程50
• 4.3 試驗方法50-51
• 4.4 試驗結(jié)果與分析51-54
• 4.4.1 荷電凝并裝置關(guān)閉時顆粒物粒徑分布規(guī)律51-52
• 4.4.2 荷電凝并裝置開啟時顆粒物粒徑分布規(guī)律52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第五章 全文總結(jié)與展望55-58
• 5.1 全文總結(jié)55-56
• 5.2 展望56-58
• 參考文獻58-63
• 致謝63-64
• 攻讀碩士學位期間科研成果64

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本文編號：1092903