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)鍵性問題進(jìn)行了研究,通過對(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Kuhnke和Birkhold模型的聯(lián)合使用細(xì)化了仿真過程,利用無量綱參數(shù)T'和K將碰壁形式分為六種形態(tài),得出通過控制液滴碰壁類型來有效防止結(jié)晶的方法;分析壁膜結(jié)晶過程和沉積物成分,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),可以通過尿素臨界區(qū)間來指導(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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本文編號(hào)：2879482