發(fā)布時間：2020-11-11 17:06

　　 2023年國六(b)尾氣排放標準將全面執(zhí)行,該法規(guī)對NOx排放要求非常嚴格,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,因此對于多樣的柴油機,設計出滿足排放要求的SCR系統(tǒng)是亟待解決的問題。本文針對柴油機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)鍵性問題進行了研究,通過對尿素轉(zhuǎn)氨和壁膜結(jié)晶機理的分析,建立了從噴射參數(shù)優(yōu)化,到混合器設計,再到防結(jié)晶結(jié)構(gòu)設計,最后進行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的SCR系統(tǒng)設計流程,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)將模型的準確性提高了12.7%;利用CVM方法建立三維模型得到流場初始仿真特性,對比兩種工況下系統(tǒng)的流場特性用以指導噴射參數(shù)設計;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),對比12組不同噴孔個數(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)溫度與反應速率的關(guān)系優(yōu)化模型的活化能和動力學參數(shù);總結(jié)混合器設計的目的和原理,提出了基于面積和方差的均勻性評價指標;總結(jié)評價混合器的設計可行性標準,歸納了10種常見的混合器形式及其優(yōu)缺點,設計了三種可調(diào)參數(shù)的混合器結(jié)構(gòu);對比三組混合器在優(yōu)化噴射參數(shù)下的仿真結(jié)果及其原因,并對混合器的選型和應用進行了分析。(3)分析碰壁控制模型和液膜形成機理,通過Kuhnke和Birkhold模型的聯(lián)合使用細化了仿真過程,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反應,得出溫度是影響各反應物之間轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵;沉積物生成存在臨界點,可以通過尿素臨界區(qū)間來指導混合器的設計;設計了四種可調(diào)參數(shù)的防結(jié)晶結(jié)構(gòu),對比各方案下的流場特性。(4)總結(jié)SCR系統(tǒng)設計流程,歸納三大模塊設計的一般方法,針對本文的長筒型管道,分別對噴射參數(shù)、混合器、內(nèi)嵌管進行選型,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)設計了三組對照參數(shù)。對三組參數(shù)進行壓力損失、NH_3分布和NO轉(zhuǎn)化率對比分析,得到各參數(shù)對管道流場特性的影響規(guī)律。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X701
【部分圖文】：

科 技 大 學 碩 士 學 位 列微液滴進行建模計算。32.5%的尿素溶液，經(jīng)過噴嘴進入排氣管道，噴定性作用，一般情況下，噴射量恒定時液滴直進 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力學狀態(tài)不穩(wěn)定導致的。

仿真與試驗蒸發(fā)速率對比

優(yōu)化后仿真與試驗蒸發(fā)速率對比
【參考文獻】

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本文編號：2879482