柴油机Urea-SCR喷射系统仿真与结构优化设计

发布时间：2017-11-02 23:18

  本文关键词：柴油机Urea-SCR喷射系统仿真与结构优化设计

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【摘要】：作为柴油机的有害排放物之一,氮氧化物(NOx)带来的环境问题受到国际社会的广泛关注。国际海事组织(IMO)通过的《MARPOL73/78公约》附则Ⅵ修正案分三个阶段规定了船用柴油机的NOx排放限值,尿素选择性催化还原(Urea-SCR)技术成为当前实现第三阶段(Tier Ⅲ)标准最有效的技术。而尿素溶液的分解以及与废气的混合程度是影响SCR反应的重要因素。本文根据作者参加HD6105AZLD型柴油机实验台的搭建和调试过程的经验,对实验台的尿素喷射系统进行结构优化研究,以期在首层催化剂入口截面获得良好的速度场和浓度场分布。具体如下：首先,对尿素喷射和热解过程的基本原理进行阐述,选取合理的数学模型,为三维数值模拟奠定理论基础。其次,依托实验台现有设备,使用高速摄像机在大气环境下对不同喷射速率下的尿素雾化过程进行记录,并和使用FLUENT软件进行三维数值模拟的结果进行对比,验证了模拟方法和结果的有效性。再次,使用相同的方法,同时加上尿素的热解模型以及热解产物的水解模型对实验台排气管道内的尿素雾化过程进行模拟。以面均匀性指数作为评价目标截面的速度场和浓度场分布的指标。模拟的结果显示,在柴油机保持75%负荷且当前的结构参数不变的前提下,首层催化剂入口截面的速度场和浓度场均匀性均无法达到预期标准。最后,使用控制变量法,对不同喷射系统结构进行研究。即通过改变喷孔到催化剂的距离、喷嘴孔数、催化器入口扩张段长度以及添加静态混合器和导流板等方法对排气管道内的尿素雾化、热解以及热解产物的水解过程进行三维数值模拟,从中得到一组最优的结构参数组合,在首层催化剂入口截面处获得理想的速度场和浓度场分布。
【关键词】：柴油机 氮氧化物 尿素选择性催化还原 喷射系统 结构优化
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.121

【二级参考文献】

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本文编号：1133608