選擇性催化還原（SCR）是目前道路用國六柴油機降低NO_x排放的常用手段。但是,如果噴射的尿素水溶液得不到及時分解和反應(yīng),容易在噴嘴、混合器、壁面等處產(chǎn)生結(jié)晶,不僅降低NO_x的轉(zhuǎn)化效率,還會增加排氣背壓,影響油耗。尿素結(jié)晶問題已成為發(fā)動機企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的難題之一。通過數(shù)值模擬方法,研究了某重型國六柴油機尿素噴射、排氣和管路布置的相互作用,分析了SCR混合器內(nèi)流動過程,針對結(jié)構(gòu)上存在的問題提出了改進方案,并對混合器改進前后的內(nèi)部流場、溫度場、濃度場等作了對比分析。結(jié)果表明,優(yōu)化后的混合器可以提高尿素水溶液和廢氣的混合效果,降低尿素結(jié)晶風(fēng)險。 

【文章來源】：小型內(nèi)燃機與車輛技術(shù). 2020,49(06)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

尿素分解詳細機理

SCR混合器的設(shè)計和優(yōu)化十分重要，如果通過試驗方法進行選型，不但耗費巨大的人力物力成本，而且周期較長。隨著計算流體力學(xué)（computational fluid dynamics,CFD）的迅速發(fā)展，仿真的準確度不斷提高。仿真在發(fā)動機行業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，在某些領(lǐng)域已逐步取代試驗，成為產(chǎn)品開發(fā)的必要手段。Sun Y.等[6]通過液膜厚度、HNCO濃度和壁面溫度等指標評價結(jié)晶風(fēng)險，發(fā)現(xiàn)壁面溫度與結(jié)晶風(fēng)險的關(guān)聯(lián)度最高，同時認為433～463 K是結(jié)晶風(fēng)險較高的溫度區(qū)間。佟德輝等[7]基于CFD對SCR催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)流動性能進行數(shù)值模擬，提出了用流量不均勻性指數(shù)來評價多載體并聯(lián)式轉(zhuǎn)化器內(nèi)載體間流量均勻性的方法。王謙等[8]采用FIRE軟件對SCR催化器的混合器結(jié)構(gòu)進行仿真模擬研究，發(fā)現(xiàn)了葉片式、擋板式結(jié)構(gòu)混合器對催化器內(nèi)NH3分布均勻性的不同影響。葉片式的背壓更低，NOx的轉(zhuǎn)化效率提高約20%。并且發(fā)現(xiàn)葉片數(shù)量越多，NH3分布均勻性越趨于穩(wěn)定。Schiller S.等[9]總結(jié)了傳統(tǒng)的SCR混合器結(jié)構(gòu)，并對各種結(jié)構(gòu)混合器的性能進行了對比分析，如圖2所示。2 SCR混合器仿真模型

后處理系統(tǒng)包括DOC、DPF和SCR，由于布置空間的限制，后處理采用U型布置，從DPF出口到SCR催化器入口定義為混合器區(qū)域，包括U型管路。通過3D掃描得到用于仿真的幾何模型，如圖3所示。2.2 計算工況

【參考文獻】：
期刊論文
[1]逆流式混合器的設(shè)計及尿素結(jié)晶風(fēng)險評估方法研究[J]. 韓峰,張曉麗,王意寶,胡曉艷,王霞,石代龍.  汽車工程. 2019(12)
[2]車用SCR系統(tǒng)尿素結(jié)晶影響因素分析及試驗研究[J]. 胡帥,高延新,孫飛.  汽車實用技術(shù). 2017(21)
[3]柴油機SCR催化轉(zhuǎn)化器的數(shù)值模擬[J]. 蘇慶運,馮廷智,鄭貫宇,王奉雙,劉正銳,佟德輝.  內(nèi)燃機學(xué)報. 2017(01)
[4]柴油機Urea-SCR系統(tǒng)數(shù)值模擬與混合器結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 王謙,張鐸,何志霞,王靜,李碩.  內(nèi)燃機工程. 2015(03)
[5]國Ⅳ柴油機SCR后處理系統(tǒng)結(jié)晶體成分分析[J]. 高俊華,鄺堅,宋崇林,張仲榮,景曉軍.  燃燒科學(xué)與技術(shù). 2010(06)
[6]基于CFD技術(shù)的重載車用柴油機SCR催化轉(zhuǎn)化器[J]. 佟德輝,李國祥,陶建忠,孫少軍.  內(nèi)燃機學(xué)報. 2008(S1)



本文編號：3371375