2023年國(guó)六(b)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)將全面執(zhí)行,該法規(guī)對(duì)NOx排放要求非常嚴(yán)格,目前以尿素為還原劑的SCR(選擇性催化還原)技術(shù)是滿足NOx排放要求的主流方案,因此對(duì)于多樣的柴油機(jī),設(shè)計(jì)出滿足排放要求的SCR系統(tǒng)是亟待解決的問(wèn)題。本文針對(duì)柴油機(jī)SCR系統(tǒng)的噴霧蒸發(fā)分解、NH_3與尾氣混合、管道結(jié)晶與控制等關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行了研究,通過(guò)對(duì)尿素轉(zhuǎn)氨和壁膜結(jié)晶機(jī)理的分析,建立了從噴射參數(shù)優(yōu)化,到混合器設(shè)計(jì),再到防結(jié)晶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),最后進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程,主要內(nèi)容和研究結(jié)果如下:(1)分析尿素噴射霧化機(jī)理,根據(jù)液滴能量和質(zhì)量控制方程,通過(guò)引入基于溫度的優(yōu)化參數(shù)將模型的準(zhǔn)確性提高了12.7%;利用CVM方法建立三維模型得到流場(chǎng)初始仿真特性,對(duì)比兩種工況下系統(tǒng)的流場(chǎng)特性用以指導(dǎo)噴射參數(shù)設(shè)計(jì);研究噴射霧化分布的影響因素,確定噴射位置、噴射方式、噴孔分布和噴束夾角等前提參數(shù),對(duì)比12組不同噴孔個(gè)數(shù)和噴射方向下NH_3分布和均勻性,確定6孔15°噴射效果最佳。(2)分析尿素分解質(zhì)量微分方程,根據(jù)溫度與反應(yīng)速率的關(guān)系優(yōu)化模型的活化能和動(dòng)力學(xué)參數(shù);總結(jié)混合器設(shè)計(jì)的目的和原理,提出了基于面積和方差的均勻性評(píng)價(jià)指標(biāo);總結(jié)評(píng)價(jià)混合器的設(shè)計(jì)可行性標(biāo)準(zhǔn),歸納了10種常見(jiàn)的混合器形式及其優(yōu)缺點(diǎn),設(shè)計(jì)了三種可調(diào)參數(shù)的混合器結(jié)構(gòu);對(duì)比三組混合器在優(yōu)化噴射參數(shù)下的仿真結(jié)果及其原因,并對(duì)混合器的選型和應(yīng)用進(jìn)行了分析。(3)分析碰壁控制模型和液膜形成機(jī)理,通過(guò)Kuhnke和Birkhold模型的聯(lián)合使用細(xì)化了仿真過(guò)程,利用無(wú)量綱參數(shù)T'和K將碰壁形式分為六種形態(tài),得出通過(guò)控制液滴碰壁類型來(lái)有效防止結(jié)晶的方法;分析壁膜結(jié)晶過(guò)程和沉積物成分,闡述各溫度條件下主要成分的化學(xué)反應(yīng),得出溫度是影響各反應(yīng)物之間轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵;沉積物生成存在臨界點(diǎn),可以通過(guò)尿素臨界區(qū)間來(lái)指導(dǎo)混合器的設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)了四種可調(diào)參數(shù)的防結(jié)晶結(jié)構(gòu),對(duì)比各方案下的流場(chǎng)特性。(4)總結(jié)SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程,歸納三大模塊設(shè)計(jì)的一般方法,針對(duì)本文的長(zhǎng)筒型管道,分別對(duì)噴射參數(shù)、混合器、內(nèi)嵌管進(jìn)行選型,確定了網(wǎng)狀混合器結(jié)合圓柱內(nèi)嵌管的方案,并根據(jù)選型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了三組對(duì)照參數(shù)。對(duì)三組參數(shù)進(jìn)行壓力損失、NH_3分布和NO轉(zhuǎn)化率對(duì)比分析,得到各參數(shù)對(duì)管道流場(chǎng)特性的影響規(guī)律。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X701
【部分圖文】：

科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 列微液滴進(jìn)行建模計(jì)算。32.5%的尿素溶液，經(jīng)過(guò)噴嘴進(jìn)入排氣管道，噴定性作用，一般情況下，噴射量恒定時(shí)液滴直進(jìn) NH3的生成，由溶液霧化成液滴的過(guò)程[47]主液滴形成，如圖 2.1，雖然目前液膜與空氣之間破碎是由動(dòng)力學(xué)狀態(tài)不穩(wěn)定導(dǎo)致的。

仿真與試驗(yàn)蒸發(fā)速率對(duì)比

優(yōu)化后仿真與試驗(yàn)蒸發(fā)速率對(duì)比
【參考文獻(xiàn)】

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1 毛濤;;中歐排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)我國(guó)汽車業(yè)的影響[J];環(huán)境經(jīng)濟(jì);2013年08期

2 王謙;張鐸;何志霞;王靜;李碩;;柴油機(jī)Urea-SCR系統(tǒng)數(shù)值模擬與混合器結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2015年03期

3 馮向宇;葛蘊(yùn)珊;馬朝臣;韓秀坤;譚建偉;李加強(qiáng);;柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)沉積物成因研究[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2014年06期

4 唐韜;趙彥光;華倫;帥石金;;柴油機(jī)SCR系統(tǒng)尿素水溶液噴霧分解的試驗(yàn)研究[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2015年01期

5 帥石金;唐韜;趙彥光;華倫;;柴油車排放法規(guī)及后處理技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J];汽車安全與節(jié)能學(xué)報(bào);2012年03期

6 趙彥光;胡靜;華倫;陳鎮(zhèn);帥石金;王建昕;;釩基SCR催化劑動(dòng)態(tài)反應(yīng)及氨存儲(chǔ)特性的試驗(yàn)研究[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2011年04期

7 陳鎮(zhèn);趙彥光;陸國(guó)棟;周小燕;帥石金;;柴油機(jī)尿素SCR混合器的設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬研究[J];小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車;2011年01期

8 紀(jì)麗偉;董堯清;劉雄;;燃料含硫量對(duì)柴油機(jī)顆粒物排放的影響研究[J];汽車技術(shù);2010年05期

9 郭猛超;姜大海;王琛;李幸丹;;柴油機(jī)排放控制技術(shù)發(fā)展綜述[J];內(nèi)燃機(jī);2008年01期

10 張文娟;帥石金;董紅義;王志;王建昕;;尿素SCR-NO_x催化器流動(dòng)、還原劑噴霧及表面化學(xué)反應(yīng)三維數(shù)值模擬[J];內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào);2007年05期

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1 錢楓;誘發(fā)柴油機(jī)SCR系統(tǒng)沉積物生成的臨界添藍(lán)流量無(wú)量綱模型研究[D];武漢理工大學(xué);2017年

2 干旭波;柴油機(jī)Urea-SCR系統(tǒng)還原劑添加過(guò)程的基礎(chǔ)研究[D];浙江大學(xué);2016年

3 馮向宇;柴油機(jī)排氣后處理系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題研究[D];北京理工大學(xué);2015年

4 唐韜;重型柴油機(jī)尿素SCR與DPF系統(tǒng)的集成和優(yōu)化[D];清華大學(xué);2014年

5 譚理剛;柴油機(jī)SCR系統(tǒng)噴射霧化及催化轉(zhuǎn)化數(shù)值仿真與試驗(yàn)研究[D];湖南大學(xué);2014年

6 張紀(jì)元;重型柴油機(jī)SCR系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2013年

7 高俊華;燃油品質(zhì)對(duì)重型柴油機(jī)排放特性影響的試驗(yàn)與研究[D];天津大學(xué);2013年

8 趙彥光;柴油機(jī)SCR技術(shù)尿素噴霧熱分解及氨存儲(chǔ)特性的試驗(yàn)研究[D];清華大學(xué);2012年

9 李鋒;以納米TiO_2為載體的燃煤煙氣脫硝SCR催化劑的研究[D];東南大學(xué);2006年

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1 姜超;柴油機(jī)尿素SCR混合器的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

2 陳艷梅;基于AVL Fire的汽車旋流排氣裝置試驗(yàn)研究[D];廣西大學(xué);2017年

3 羅鵬;LNT催化劑吸附和脫附柴油機(jī)NO_x排放的試驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2017年

4 劉澤民;車用油品改善技術(shù)對(duì)柴油機(jī)排放影響的試驗(yàn)研究[D];中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院;2016年

5 王杰;車用SCR系統(tǒng)噴霧及尿素液沉積特性研究[D];華中科技大學(xué);2016年

6 劉濱;柴油機(jī)利用顆粒氧化催化器達(dá)國(guó)Ⅳ的研究[D];吉林大學(xué);2015年

7 楚向鋒;柴油機(jī)SCR后處理中尿素沉積物的機(jī)理研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2014年

8 何立;車用催化器擴(kuò)張段結(jié)構(gòu)及其氣流徑向分布特性研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2005年

9 劉文國(guó);輕型汽車尾氣凈化器的凈化、消聲及動(dòng)力性研究[D];大連理工大學(xué);2003年

本文編號(hào)：2879482