國VI標(biāo)準(zhǔn)排放法規(guī)的實施促使如何降低柴油機(jī)NO_X排放水平成為了內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),尿素選擇性催化還原技術(shù)（Urea-SCR）由于其經(jīng)濟(jì)性和高NOx轉(zhuǎn)化性成為了當(dāng)前最普遍且最為行之有效的柴油機(jī)NO_X后處理技術(shù)路線。在尿素水溶液（UWS,67.5%水和32.5%尿素）被噴射器噴入排氣管道過程中,噴霧質(zhì)量差,排氣溫度過低等導(dǎo)致尿素不能完全分解為氨氣（NH₃）而是部分分解為縮二脲（Biuret）、三聚氰酸（CYA）等固體沉積物。沉積物不僅會降低尿素的轉(zhuǎn)氨效率,還有可能堵塞排氣管道導(dǎo)致停機(jī)。為了探究沉積物的本質(zhì)和減少沉積物的生成,本文對Urea-SCR系統(tǒng)尿素噴射過程中尿素受熱分解以及沉積物結(jié)晶形成等問題詳細(xì)研究,建立尿素?zé)峤饣瘜W(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型,對尿素水溶液的蒸發(fā)、熱解、碰壁、結(jié)晶過程進(jìn)行CFD模擬仿真,最終實現(xiàn)對混合器表面與排氣管壁的結(jié)晶風(fēng)險評估。通過使用氣相色譜法與熱重分析法對沉積物成分進(jìn)行定性定量分析,明確沉積物的主要成分為縮二脲、三聚氰酸及三聚氰酸同系物,還包含少量的尿素及三均三嗪類等耐高溫產(chǎn)物。通過熱重試驗獲取各沉積物... 

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 SCR系統(tǒng)在柴油機(jī)中的應(yīng)用
        1.2.1 SCR系統(tǒng)組成
        1.2.2 SCR系統(tǒng)主要化學(xué)反應(yīng)原理
        1.2.3 SCR系統(tǒng)存在的問題
    1.3 國內(nèi)外SCR沉積物研究現(xiàn)狀
        1.3.1 沉積物形成因素研究
        1.3.2 沉積物的實驗研究
        1.3.3 沉積物的仿真研究
        1.3.4 目前研究存在的問題
    1.4 論文研究意義及主要研究內(nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究主要內(nèi)容
第二章 SCR系統(tǒng)沉積物反應(yīng)溫度研究
    2.1 沉積物氣相色譜分析
        2.1.1 沉積物及標(biāo)準(zhǔn)樣品性質(zhì)
        2.1.2 氣相色譜分析結(jié)果
    2.2 沉積物熱重分析
        2.2.1 試驗設(shè)備、樣品與方法
        2.2.2 三聚氰酸二酰胺TG-DTG試驗結(jié)果分析
        2.2.3 三聚氰酸一酰胺TG-DTG試驗結(jié)果分析
        2.2.4 三聚氰酸TG-DTG試驗結(jié)果分析
        2.2.5 縮二脲TG-DTG試驗結(jié)果分析
        2.2.6 尿素TG-DTG試驗結(jié)果分析
        2.2.7 沉積物TG-DTG試驗結(jié)果分析
    2.3 尿素?zé)峤夥磻?yīng)動力學(xué)建模
        2.3.1 尿素?zé)峤庠敿?xì)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)分析
        2.3.2 構(gòu)建11步尿素?zé)峤夥磻?yīng)動力學(xué)模型
        2.3.3 化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)的測算
        2.3.4 沉積物熱物性參數(shù)計算
    2.4 機(jī)理模型驗證及沉積物反應(yīng)溫度的獲取
        2.4.1 新11 步尿素?zé)峤鈾C(jī)理模型與Ebrahimian機(jī)理模型對比
        2.4.2 沉積物生成溫度與分解溫度的獲取
    2.5 本章小結(jié)
第三章 SCR系統(tǒng)沉積物結(jié)晶風(fēng)險預(yù)測
    3.1 SCR系統(tǒng)氣液兩相流三維CFD數(shù)學(xué)建模
        3.1.1 幾何模型的建立及網(wǎng)格的劃分
        3.1.2 模擬仿真初始條件
        3.1.3 UWS液滴運(yùn)動模型
        3.1.4 UWS液滴蒸發(fā)熱解模型及HNCO的水解
        3.1.5 液滴碰壁模型
        3.1.6 沉積物結(jié)晶模型
        3.1.7 聯(lián)合仿真技術(shù)運(yùn)算
    3.2 CFD模擬結(jié)果及分析
        3.2.1 噴霧顆粒半徑及溫度分布
        3.2.2 液膜厚度分布
        3.2.3 液膜溫度分布
        3.2.4 Urea濃度與HNCO濃度分布
    3.3 沉積物結(jié)晶風(fēng)險預(yù)測
    3.4 本章小結(jié)
第四章 SCR系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)對沉積物形成過程的影響
    4.1 柴油機(jī)關(guān)鍵工況參數(shù)
        4.1.1 排氣溫度的影響
        4.1.2 排氣流量的影響
    4.2 混合器及排氣管參數(shù)
        4.2.1 混合器及排氣管材料的影響
        4.2.2 混合器及排氣管壁厚度的影響
    4.3 尿素噴射系統(tǒng)參數(shù)
        4.3.1 UWS噴射速率的影響
        4.3.2 UWS溫度的影響
    4.4 敏感度分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 全文總結(jié)與工作展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]EGR管路沉積物對發(fā)動機(jī)排放的影響[J]. 曹東冬,陽培.  汽車零部件. 2019(11)
[2]國六SCR催化劑的性能試驗研究[J]. 馬義,陳奧林,況文宇,雷本剛,楊細(xì)元.  汽車科技. 2019(06)
[3]柴油機(jī)SCR系統(tǒng)排氣管壁沉積物影響因素仿真[J]. 錢楓,呂林,楊棟.  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報. 2018(02)
[4]Urea-SCR系統(tǒng)尿素結(jié)晶現(xiàn)象分析及解決方案[J]. 白鳳月,溫邦耀,白書戰(zhàn).  山東大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2017(04)
[5]柴油機(jī)SCR催化轉(zhuǎn)化器的數(shù)值模擬[J]. 蘇慶運(yùn),馮廷智,鄭貫宇,王奉雙,劉正銳,佟德輝.  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報. 2017(01)
[6]固態(tài)氨后處理技術(shù)與傳統(tǒng)尿素后處理技術(shù)的對比研究[J]. 陳濤淼.  汽車零部件. 2016(11)
[7]車用尿素SCR系統(tǒng)的數(shù)值模擬[J]. 王靜,王謙,趙煒,張鐸,吳里程.  江蘇大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(04)
[8]柴油機(jī)SCR系統(tǒng)尿素沉積物與噴霧特性的研究進(jìn)展[J]. 高義,范鳳雷.  重型汽車. 2013(06)
[9]柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)沉積物成因研究[J]. 馮向宇,葛蘊(yùn)珊,馬朝臣,韓秀坤,譚建偉,李加強(qiáng).  內(nèi)燃機(jī)工程. 2014(06)
[10]尿素水溶液霧化熱分解特性的建模及模擬研究[J]. 周英貴,金保昇.  中國電機(jī)工程學(xué)報. 2012(26)

博士論文
[1]重型柴油機(jī)SCR系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)研究[D]. 張紀(jì)元.山東大學(xué) 2013
[2]柴油機(jī)SCR系統(tǒng)排氣管中沉積物的生成機(jī)理研究[D]. 祝能.武漢理工大學(xué) 2017

碩士論文
[1]柴油機(jī)尿素-SCR系統(tǒng)噴射霧化仿真研究[D]. 陳全征.華北水利水電大學(xué) 2019



本文編號：3702315