船用SCR系统尿素水溶液混合性能优化研究

发布时间：2023-02-12 20:13

　　随着TierШ法规的颁布与实施,船舶尾气NOx控制面临严峻的挑战,对船用SCR系统催化转化效率的提升提出了更高的要求。静态混合器作为SCR系统的关键部件,在提高尿素转化效率,改善氨气空间分布均匀性等方面作用明显,得以广泛应用。但在船机安装空间小、近岸的机动航行和低负荷工况排气温度较低的情况下,单静态混合器船用SCR系统无法完成对NOx的高效转化。因此,本文将针对严苛的排放法规与各种限制条件给船用SCR系统带来的问题,以提高尿素分解率与氨浓度均匀性为目标,从改善尿素水溶液与柴油机尾气混合质量出发,开展多静态混合器船用SCR系统性能优化研究,并通过与船用SCR系统结构参数的协同优化有效提高了原船用SCR系统工作性能。本文运用Converge软件,建立了尿素水溶液液滴碰壁、蒸发、分解与液膜形成过程的数值模型,在该全尺寸船用SCR模型基础上,重点研究了混合器数量及双静态混合器结构参数对船用SCR系统内部流场、尿素液膜厚度、尿素分解率与氨气浓度分布均匀性等参数的影响规律。研究得出:采用双静态混合器后,SCR系统尿素水溶液蒸发分解率、催化剂入口截面速度场及氨浓度分布均匀性改善明显,尿素分解率较单混...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 SCR技术研究进展
        1.2.1 SCR技术简介
        1.2.2 尿素水溶液混合强化技术研究现状
    1.3 主要研究内容
第二章 船用SCR系统尿素混合模型建立及验证
    2.1 模型建立
        2.1.1 流体控制方程
        2.1.2 湍流模型
        2.1.3 离散液滴模型
        2.1.4 液滴碰壁模型
        2.1.5 尿素液滴蒸发与分解模型
        2.1.6 多孔介质模型
    2.2 模型验证
        2.2.1 船用SCR系统几何模型
        2.2.2 实验方法
        2.2.3 结果分析
    2.3 本章小结
第三章 双静态混合器SCR系统尿素水溶液混合强化研究
    3.1 双静态混合器系统结构与模拟边界
    3.2 雾化混合特性评价指标
    3.3 双静态混合器旋向的影响
        3.3.1 混合管内湍流强度对比
        3.3.2 SCR系统尿素分解率
    3.4 静态混合器数量的影响
        3.4.1 流场分析
        3.4.2 尿素液膜特性
        3.4.3 尿素分解率
        3.4.4 速度场分布均匀性
        3.4.5 氨浓度分布均匀性
    3.5 双静态混合器方案设计及其对SCR系统的影响
        3.5.1 流场分析
        3.5.2 尿素液膜特性
        3.5.3 尿素分解率
        3.5.4 氨浓度分布均匀性
    3.6 本章小结
第四章 双混合器船用SCR系统结构优化设计
    4.1 混合管长度的影响
        4.1.1 尿素分解率
        4.1.2 氨浓度分布均匀性
        4.1.3 速度场分布均匀性
    4.2 扩张管角度的影响
        4.2.1 尿素分解率
        4.2.2 氨浓度分布均匀性
        4.2.3 速度场分布均匀性
    4.3 本章小结
第五章 基于正交设计法的多参数协同优化
    5.1 正交方案设计
    5.2 结果分析与优化方案
    5.3 优化后双混合器SCR系统与原机对比
        5.3.1 SCR系统压降
        5.3.2 尿素分解率
        5.3.3 速度场分布均匀性
        5.3.4 氨浓度分布均匀性
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间学术成果



本文编号：3741752