國VI標準排放法規(guī)的實施促使如何降低柴油機NO_X排放水平成為了內(nèi)燃機領域的研究熱點,尿素選擇性催化還原技術（Urea-SCR）由于其經(jīng)濟性和高NOx轉化性成為了當前最普遍且最為行之有效的柴油機NO_X后處理技術路線。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氨效率,還有可能堵塞排氣管道導致停機。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晶形成等問題詳細研究,建立尿素熱解化學反應動力學模型,對尿素水溶液的蒸發(fā)、熱解、碰壁、結晶過程進行CFD模擬仿真,最終實現(xiàn)對混合器表面與排氣管壁的結晶風險評估。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)在柴油機中的應用
        1.2.1 SCR系統(tǒng)組成
        1.2.2 SCR系統(tǒng)主要化學反應原理
        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)沉積物反應溫度研究
    2.1 沉積物氣相色譜分析
        2.1.1 沉積物及標準樣品性質(zhì)
        2.1.2 氣相色譜分析結果
    2.2 沉積物熱重分析
        2.2.1 試驗設備、樣品與方法
        2.2.2 三聚氰酸二酰胺TG-DTG試驗結果分析
        2.2.3 三聚氰酸一酰胺TG-DTG試驗結果分析
        2.2.4 三聚氰酸TG-DTG試驗結果分析
        2.2.5 縮二脲TG-DTG試驗結果分析
        2.2.6 尿素TG-DTG試驗結果分析
        2.2.7 沉積物TG-DTG試驗結果分析
    2.3 尿素熱解反應動力學建模
        2.3.1 尿素熱解詳細反應網(wǎng)絡分析
        2.3.2 構建11步尿素熱解反應動力學模型
        2.3.3 化學反應速率常數(shù)的測算
        2.3.4 沉積物熱物性參數(shù)計算
    2.4 機理模型驗證及沉積物反應溫度的獲取
        2.4.1 新11 步尿素熱解機理模型與Ebrahimian機理模型對比
        2.4.2 沉積物生成溫度與分解溫度的獲取
    2.5 本章小結
第三章 SCR系統(tǒng)沉積物結晶風險預測
    3.1 SCR系統(tǒng)氣液兩相流三維CFD數(shù)學建模
        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 沉積物結晶模型
        3.1.7 聯(lián)合仿真技術運算
    3.2 CFD模擬結果及分析
        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 沉積物結晶風險預測
    3.4 本章小結
第四章 SCR系統(tǒng)運行參數(shù)對沉積物形成過程的影響
    4.1 柴油機關鍵工況參數(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
第五章 全文總結與工作展望
    5.1 全文總結
    5.2 本文創(chuàng)新點
    5.3 工作展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表論文情況


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]柴油機尿素-SCR系統(tǒng)噴射霧化仿真研究[D]. 陳全征.華北水利水電大學 2019



本文編號：3702315