船用脱硝系统的流场仿真与数值优化

发布时间：2020-06-19 21:06

【摘要】：船用脱硝系统是净化船舶尾气中氮氧化物的主要设备,运用选择性催化还原技术(SCR)把尾气中的NOx处理成对大气无污染的氮气。它具有适用范围广,实用性强,处理效果优良等优点。本文在TierⅢ排放法规的背景下,采用数值方法对船用脱硝系统的流场进行了系统研究:重点关注了还原剂的注入;研究了静态混合器的影响;开展了不同SCR反应器结构的设计;基于SCR全系统,分析了吹灰装置对系统流场的影响。具体研究内容和结果如下:(1)通过对尿素溶液喷射与分解的研究,揭示了分解产物NH_3分布的影响因素,即烟气温度、溶液喷射速度、液滴平均雾化粒径及溶液喷射角度,为了达到良好的NH_3分布均匀性和转化效率可以选择45m/s的喷射速度,85μm的平均雾化粒径及100°喷射角的方案。(2)对SCR系统来说,混合器起着加速NH_3与烟气混合的作用。本文设计了三种类型的混合器,讨论了有中心盘和无中心盘对烟气流动的影响。以流动均匀性和压降为评价指标,优选出35%开孔率有中心盘扇叶混合器,此时流动均匀性达到最高值,而SCR反应器进口扩张段处有小的压降。(3)为达到船用SCR反应器的紧凑布置,开展了非对称设计与结构优化,设计了12种方案。以扩张段的弯角α与收缩段的锥角β为可变参数,固定反应器在轴向上的长度,考察了α与β角的变化对于流动均匀性和系统压降的影响,优选出C_(60-45)(α角为60°,β角为45°)及C_(60-30)(α角为60°,β角为30°)方案。针对优选方案C_(60-45)及C_(60-30),研究了入口来流非均匀分布的影响,来流的非均匀分布导致系统压降的增加而流动均匀性不变或显著下降。(4)基于SCR全系统,研究了吹灰装置的影响,分析了系统在四种工况下烟气流动状况。重点对反应器入口至催化剂前端的流动均匀性和压降进行了对比分析,研究结果表明由于催化剂对气流的阻碍作用,使得一部分气体在进入催化剂层前,发生了回流,在靠近反应器壁面形成了明显的漩涡,导致流动均匀性的下降,而吹扫高压空气对不同工况下烟气流动均匀性均具有促进作用。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U664.9

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 白晓亮,张树生,刘军;曲面拟合过程中的参数值优化方法[J];工程图学学报;2004年04期

2 侯胜利;汪洋;赵宏;;广州东塔结构设计中数值优化技术的应用[J];建筑结构;2015年24期

3 夏人伟;工程数值优化方法研究进展[J];航空学报;2000年06期

4 王德权;费维水;;预应力锚索抗滑桩的数值优化分析[J];福建建筑;2007年10期

5 方卫国,师瑞峰;两类非数值优化方法在飞机方案设计中的比较研究[J];系统工程理论与实践;2003年11期

6 黄志伟;我国采矿方法的数值优化选择[J];长沙矿山研究院季刊;1990年03期

7 任平;朱芳;赵连会;;跨音轴流压气机气动设计与数值优化[J];动力工程学报;2015年05期

8 孟丽;林丽华;吴海英;陈永宁;何海江;陶中兰;李嵩;;轴流风机后导叶三维数值优化设计方法及其应用[J];风机技术;2014年03期

9 周济福;李家春;;相似准则数值优化方法及其应用[J];自然科学进展;2005年11期

10 拓双芬,朱自强,陈迎春;结构非结构网格中的数值优化计算[J];北京航空航天大学学报;2003年09期

相关会议论文 前10条

1 姜东君;曾实;刘冰;;气体离心机分离功率的数值优化[A];中国核科学技术进展报告（第二卷）——中国核学会2011年学术年会论文集第4册（核材料分卷、同位素分离分卷、核化学与放射化学分卷）[C];2011年

2 赵强;陈志华;张志勇;汪鸿韬;;导弹气动外形数值优化[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年

3 孟丽;林丽华;吴海英;陶中兰;陈永宁;何海江;李嵩;;轴流风机后导叶三维数值优化设计方法及其应用[A];中国风机学术论文集[C];2013年

4 孙娜;周华刚;周雷;;高空飞艇气囊材料热物性的数值优化研究[A];2011年中国浮空器大会论文集[C];2011年

5 陈红梅;于海;孟阳;;某船型线多吃水多速度点数值优化[A];2015年船舶水动力学学术会议论文集[C];2015年

6 徐小芮;马宝峰;;基于数值优化的飞艇流动控制研究[A];第十届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2018年

7 苏伟;董超;陈刚;李晓轩;张立坤;;飞行器气动外形数值优化设计系统及应用[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年

8 唐文彬;代义军;;传导冷却的高温超导磁体电流引线数值优化设计[A];湖北省电工技术学会2004年学术年会论文集[C];2004年

9 孙斌;周云龙;洪文鹏;;几种改进BP算法在气液两相流流型识别中的比较[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年

10 苏鹏;喻李葵;;转轮除湿空调系统研究进展[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年

相关博士学位论文 前3条

1 慕彩红;协同进化数值优化算法及其应用研究[D];西安电子科技大学;2010年

2 陈鹏;基于极值动力学的MEMETIC算法及其在非线性预测控制中的应用研究[D];上海交通大学;2011年

3 薛羽;仿生智能优化算法及其应用研究[D];南京航空航天大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 高蒙;船用脱硝系统的流场仿真与数值优化[D];江苏科技大学;2019年

2 陈培军;一类非数值优化问题的思维进化计算方法研究[D];华北工学院;2004年

3 袁波;智能优化设计方法研究[D];西北工业大学;2001年

4 马兆龙;轴流压气机气动数值优化设计与分析[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2011年

5 申丹丹;改进的粒子群算法及在图像聚类的应用[D];湘潭大学;2014年

6 刘灿;基于Memetic算法的高维数值优化方法研究[D];中国科学技术大学;2015年

7 韩波;大地电磁二维拟牛顿反演研究[D];中国地质大学;2012年

8 肖剑;切削用量的优化研究及其应用[D];大连交通大学;2008年

9 靳允立;三级风扇数值优化及二维翼型失速流动和雷诺数影响研究[D];南京航空航天大学;2008年

10 张晓娟;动态竞争策略的链式多智能体遗传算法的研究[D];重庆大学;2008年

本文编号：2721343