船用SCR系统尿素喷射及混合均匀性仿真研究
发布时间：2021-12-17 16:58
MARPOL公约附则Ⅵ的生效以及国内相关排放控制区的建立都对船舶NOx的排放提出了更高的要求。在几种船舶常用的NOx后处理减排技术中,选择性催化还原技术（SCR）能够较好达到TierⅢ排放要求。而在SCR系统中,尿素水溶液与废气混合越均匀,则催化剂载体前还原剂（NH3）分布越均匀,NOx转化效率越高。其中尿素水溶液与废气混合均匀性主要受到尿素喷射雾化特性和SCR系统结构的影响。本文以某船用SCR尿素喷射混合系统为研究对象,首先使用计算流体力学常用软件Fluent建立SCR系统尿素喷射系统数值模型,通过仿真模拟研究尿素喷嘴参数及布置方案的改变对尿素水溶液喷射雾化质量的影响,确定适用本文SCR系统的最佳喷嘴参数及布置方案。然后为进一步提高流场混合均匀性,在喷嘴参数及布置方案确定的基础之上,设计一款混合器加装在喷嘴下游并对混合器安装位置及结构参数对流场混合均匀性的影响进行研究。论文主要研究内容为:（1）尿素喷射系统数值模型的建立。首先针对SCR工作原理及Fluent对尿素喷射混合系统的数值模拟过程,选择了相应计算模型,然后对船用SCR的喷射混合系统进行三维建模及网格划分,并根据柴油机相关参数...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
尿素嘀射系统图
ｓ＝＼－－Ｌｙ?（３．３）??２”?ｉ．＝１?＾ｍｅａｎ??其中ｎ为网格总数，ａ；为网格ｉ上的数值，ａ，？ｒａ？为截面的平均数值。５?＝?１代??表截面上组分呈完全均匀的分布。??３．?２尿素喷射系统数值模型的建立??对ＳＣＲ系统喷射雾化过程进行模拟仿真的目的是通过改变喷射混合段的喷嘴??结构参数和喷射位置以保证各催化单元进气的均匀性，以便获得更好的脱硝效果，??数值模拟的目的就是为了验证这种效能，并得出效果较好的喷嘴参数及布置方案。??本文所研宄的ＳＣＲ系统使用的是锥形催化器结构，图３．１为ＳＣＲ催化反应系??统平面结构不意图。其中，喷射混合段为圆管，其直径为８００ｍｍ，长度为６０００ｍｍ。??当系统工作时，废气在阴影部分中催化剂的作用下与还原剂发生反应，阴影部分前??为尿素水喷射雾化并与废气混合的区域。??
所有单元均为六面体单元形式，利用０型划分法对圆柱体进行网格划??分，网格个数为３２０８００，并将导出的网格文件导入Ｆｌｕｅｎｔ中进行数据计算。网格??划分如图３．３所示。??图３．?３喷射混合段网格划分图??Ｆｉｇ．３．３?Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ａｎｄ?Ｍｉｘｉｎｇ?Ｓｅｃｔｉｏｎ?Ｍｅｓｈ?Ｆｉｇｕｒｅ??３．?２．?３?Ｆｌｕｅｎｔ模拟设定与参数设置??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]《污染物排放标准修改单》学习心得[J]. 赵镇魁,周大林,昝大强,陈建华. 砖瓦世界. 2018(02)
[2]浅谈船舶使用低硫燃油的对策[J]. 汤明. 科技资讯. 2017(33)
[3]美国船舶港口大气污染防治及对我国的启示[J]. 马冬,肖寒,白涛,陈伟程,付云芳. 世界海运. 2017(11)
[4]长三角ECA提前实施启示[J]. 刘萧. 中国船检. 2017(11)
[5]浅谈船用低速柴油机SCR后处理系统发展现状与趋势[J]. 郭忠华. 广东造船. 2017(05)
[6]船舶大气污染之法律规制[J]. 侯宇. 山东科技大学学报(社会科学版). 2017(05)
[7]低温等离子体处理柴油机尾气的研究进展[J]. 陈思乐,许桂敏,穆海宝,张冠军. 高压电器. 2016(04)
[8]基于扩展TAB模型的凝胶液滴二次雾化特性研究[J]. 邓寒玉,封锋,武晓松,卓长飞,曹琪,杨绪钊. 推进技术. 2015(11)
[9]浅谈船舶污染途径与现状分析[J]. 笪靖,陈勇,陈新响. 世界海运. 2015(05)
[10]穹顶之下的航运:船舶污染排放现状及治理[J]. 翁雨波,陈文波. 船舶标准化与质量. 2015(02)
博士论文
[1]柴油机SCR系统喷射雾化及催化转化数值仿真与试验研究[D]. 谭理刚.湖南大学 2014
[2]重型柴油机SCR系统应用技术研究[D]. 张纪元.山东大学 2013
[3]尿素选择性催化还原系统的仿真与优化[D]. 温苗苗.武汉理工大学 2009
硕士论文
[1]高压共轨柴油机高压油泵控制策略研究[D]. 许涛.吉林大学 2017
[2]车用SCR系统喷雾及尿素液沉积特性研究[D]. 王杰.华中科技大学 2016
[3]SCR系统喷射、雾化及混合均匀性研究[D]. 张振.山东大学 2016
[4]车用柴油机Urea-SCR系统数值模拟研究[D]. 刘文坤.太原理工大学 2016
[5]船用SCR混合系统优化设计与仿真研究[D]. 张鑫睿.大连海事大学 2016
[6]船舶SCR系统陶瓷催化—过滤器设计与仿真[D]. 付洪发.大连海事大学 2016
[7]基于CFD仿真技术的柴油机SCR结构优化及试验验证[D]. 刘佳鑫.河北工业大学 2015
[8]船舶柴油机SCR反应器结构参数优化研究[D]. 惠大可.集美大学 2015
[9]柴油机Urea-SCR喷射系统仿真与结构优化设计[D]. 孙毅.大连海事大学 2014
[10]选择性催化还原法降低船舶柴油机氮氧化物排放的实验研究[D]. 邓志鹏.北京工业大学 2013
本文编号：3540544
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
尿素嘀射系统图
ｓ＝＼－－Ｌｙ?（３．３）??２”?ｉ．＝１?＾ｍｅａｎ??其中ｎ为网格总数，ａ；为网格ｉ上的数值，ａ，？ｒａ？为截面的平均数值。５?＝?１代??表截面上组分呈完全均匀的分布。??３．?２尿素喷射系统数值模型的建立??对ＳＣＲ系统喷射雾化过程进行模拟仿真的目的是通过改变喷射混合段的喷嘴??结构参数和喷射位置以保证各催化单元进气的均匀性，以便获得更好的脱硝效果，??数值模拟的目的就是为了验证这种效能，并得出效果较好的喷嘴参数及布置方案。??本文所研宄的ＳＣＲ系统使用的是锥形催化器结构，图３．１为ＳＣＲ催化反应系??统平面结构不意图。其中，喷射混合段为圆管，其直径为８００ｍｍ，长度为６０００ｍｍ。??当系统工作时，废气在阴影部分中催化剂的作用下与还原剂发生反应，阴影部分前??为尿素水喷射雾化并与废气混合的区域。??
所有单元均为六面体单元形式，利用０型划分法对圆柱体进行网格划??分，网格个数为３２０８００，并将导出的网格文件导入Ｆｌｕｅｎｔ中进行数据计算。网格??划分如图３．３所示。??图３．?３喷射混合段网格划分图??Ｆｉｇ．３．３?Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ａｎｄ?Ｍｉｘｉｎｇ?Ｓｅｃｔｉｏｎ?Ｍｅｓｈ?Ｆｉｇｕｒｅ??３．?２．?３?Ｆｌｕｅｎｔ模拟设定与参数设置??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]《污染物排放标准修改单》学习心得[J]. 赵镇魁,周大林,昝大强,陈建华. 砖瓦世界. 2018(02)
[2]浅谈船舶使用低硫燃油的对策[J]. 汤明. 科技资讯. 2017(33)
[3]美国船舶港口大气污染防治及对我国的启示[J]. 马冬,肖寒,白涛,陈伟程,付云芳. 世界海运. 2017(11)
[4]长三角ECA提前实施启示[J]. 刘萧. 中国船检. 2017(11)
[5]浅谈船用低速柴油机SCR后处理系统发展现状与趋势[J]. 郭忠华. 广东造船. 2017(05)
[6]船舶大气污染之法律规制[J]. 侯宇. 山东科技大学学报(社会科学版). 2017(05)
[7]低温等离子体处理柴油机尾气的研究进展[J]. 陈思乐,许桂敏,穆海宝,张冠军. 高压电器. 2016(04)
[8]基于扩展TAB模型的凝胶液滴二次雾化特性研究[J]. 邓寒玉,封锋,武晓松,卓长飞,曹琪,杨绪钊. 推进技术. 2015(11)
[9]浅谈船舶污染途径与现状分析[J]. 笪靖,陈勇,陈新响. 世界海运. 2015(05)
[10]穹顶之下的航运:船舶污染排放现状及治理[J]. 翁雨波,陈文波. 船舶标准化与质量. 2015(02)
博士论文
[1]柴油机SCR系统喷射雾化及催化转化数值仿真与试验研究[D]. 谭理刚.湖南大学 2014
[2]重型柴油机SCR系统应用技术研究[D]. 张纪元.山东大学 2013
[3]尿素选择性催化还原系统的仿真与优化[D]. 温苗苗.武汉理工大学 2009
硕士论文
[1]高压共轨柴油机高压油泵控制策略研究[D]. 许涛.吉林大学 2017
[2]车用SCR系统喷雾及尿素液沉积特性研究[D]. 王杰.华中科技大学 2016
[3]SCR系统喷射、雾化及混合均匀性研究[D]. 张振.山东大学 2016
[4]车用柴油机Urea-SCR系统数值模拟研究[D]. 刘文坤.太原理工大学 2016
[5]船用SCR混合系统优化设计与仿真研究[D]. 张鑫睿.大连海事大学 2016
[6]船舶SCR系统陶瓷催化—过滤器设计与仿真[D]. 付洪发.大连海事大学 2016
[7]基于CFD仿真技术的柴油机SCR结构优化及试验验证[D]. 刘佳鑫.河北工业大学 2015
[8]船舶柴油机SCR反应器结构参数优化研究[D]. 惠大可.集美大学 2015
[9]柴油机Urea-SCR喷射系统仿真与结构优化设计[D]. 孙毅.大连海事大学 2014
[10]选择性催化还原法降低船舶柴油机氮氧化物排放的实验研究[D]. 邓志鹏.北京工业大学 2013
本文编号：3540544
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