船用柴油机颗粒捕集器往复流动再生技术研究
发布时间：2024-03-26 00:59
随着全球航运业快速发展,船舶柴油机排放的污染物是造成港口城市大气污染的主要原因。近年来船舶柴油机颗粒物的净化问题越来越受到重视,目前颗粒捕集器(DPF)是减少尾气颗粒物最有效的方法,而传统DPF再生方式的缺点限制了 DPF的广泛应用。本文研究目的是在传统DPF再生基础上结合往复流动燃烧拓宽DPF再生方式。本文自行设计了往复流DPF系统燃烧实验装置,通过补充低当量比的丙烷燃料维持DPF系统高温温度场,来实现往复流动再生的目的。并利用模拟软件对往复流DPF系统进行模拟温度场和实验温度场的比较。本文具体工作和主要结论如下:本文在柴油机空载运行条件下,首先通入丙烷气体在DPF系统建立高温温度场,然后利用往复流DPF系统蓄热放热功能,在低当量比工况下维持系统高温区域,实现大部分颗粒物的连续去除。结果表明:(1)本文探索当丙烷质量流量为0.0915g/s,往复半周期为25s时,DPF系统既能维持高温温度场又能很好的去除颗粒物,该工况下除颗粒物平均转化效率达94.7%,除一氧化碳平均转化效率达95.5%。(2)随着往复半周期的增加,DPF系统最高温度基本不变,但高温区域边界的温度振幅变大,颗粒物燃烧...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 柴油机颗粒物的组成、危害和生成机理
1.2.1 柴油机颗粒物的组成
1.2.2 柴油机颗粒物的危害
1.2.3 柴油机颗粒物的生成机理
1.3 船用柴油机颗粒物的排放法规
1.3.1 欧盟排放法规
1.3.2 美国排放法规
1.3.3 中国排放法规
1.4 船用柴油机颗粒物控制技术
1.4.1 湿式除颗粒物法
1.4.2 过滤除颗粒物法
1.5 DPF往复流动再生技术简介
1.6 往复流DPF研究现状
1.7 本文研究意义与研究内容
2 往复流DPF燃烧系统设计
2.1 实验系统组成部分
2.1.1 燃烧器主体
2.1.2 柴油机尾气供气系统
2.1.3 控制系统
2.1.4 数据采集系统
2.2 实验步骤
2.3 DPF系统测点布置
2.3.1 DPF系统温度测点布置
2.3.2 DPF压差测点布置
2.4 往复流DPF系统燃烧和排放特性所需参数
2.4.1 当量比
2.4.2 燃烧热负荷
2.4.3 DPF系统的平均转化效率
3 往复流DPF系统燃烧和排放特性的实验研究
3.1 往复流DPF系统冷态启动温度特性
3.2 DPF系统的燃烧过程和排放特性
3.2.1 DPF系统轴向温度分布特性
3.2.2 DPF系统蓄热放热过程对温度波动的影响
3.2.3 DPF系统颗粒物排放特性
3.2.4 DPF系统其他污染气体排放特性
3.2.5 DPF压差阻力
3.3 各物理参数对DPF系统燃烧和排放特性的影响
3.3.1 不同半周期的影响
3.3.2 不同当量比的影响
3.4 往复流动和单向流动对温度场的影响
3.5 往复流动中有无注入丙烷燃料对温度场的影响
3.6 本章小结
4 往复流DPF系统燃烧数值模拟
4.1 FLUENT控制方程
4.1.1 状态方程
4.1.2 质量守恒方程
4.1.3 动量守恒方程
4.1.4 能量守恒方程
4.2 FLUENT数学模型
4.2.1 湍流模型
4.2.2 组分输运模型
4.2.3 化学反应模型
4.2.4 辐射模型
4.2.5 离散相模型
4.2.6 多孔介质模型
4.2.7 物性的选取
4.2.8 边界条件和初始条件
4.2.9 FLUENT求解方法
4.3 往复流DPF系统燃烧数值模拟结果与实验对比
4.3.1 DPF系统模拟温度场与实验温度场的对比
4.3.2 DPF系统孔道温度场在正向半周期内的变化规律
4.3.3 DPF系统孔道在一个周期内的蓄热放热规律
4.3.4 不同半周期对温度场的影响
4.3.5 往复流动和单向流动对温度场的影响
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果
本文编号：3939122
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 柴油机颗粒物的组成、危害和生成机理
1.2.1 柴油机颗粒物的组成
1.2.2 柴油机颗粒物的危害
1.2.3 柴油机颗粒物的生成机理
1.3 船用柴油机颗粒物的排放法规
1.3.1 欧盟排放法规
1.3.2 美国排放法规
1.3.3 中国排放法规
1.4 船用柴油机颗粒物控制技术
1.4.1 湿式除颗粒物法
1.4.2 过滤除颗粒物法
1.5 DPF往复流动再生技术简介
1.6 往复流DPF研究现状
1.7 本文研究意义与研究内容
2 往复流DPF燃烧系统设计
2.1 实验系统组成部分
2.1.1 燃烧器主体
2.1.2 柴油机尾气供气系统
2.1.3 控制系统
2.1.4 数据采集系统
2.2 实验步骤
2.3 DPF系统测点布置
2.3.1 DPF系统温度测点布置
2.3.2 DPF压差测点布置
2.4 往复流DPF系统燃烧和排放特性所需参数
2.4.1 当量比
2.4.2 燃烧热负荷
2.4.3 DPF系统的平均转化效率
3 往复流DPF系统燃烧和排放特性的实验研究
3.1 往复流DPF系统冷态启动温度特性
3.2 DPF系统的燃烧过程和排放特性
3.2.1 DPF系统轴向温度分布特性
3.2.2 DPF系统蓄热放热过程对温度波动的影响
3.2.3 DPF系统颗粒物排放特性
3.2.4 DPF系统其他污染气体排放特性
3.2.5 DPF压差阻力
3.3 各物理参数对DPF系统燃烧和排放特性的影响
3.3.1 不同半周期的影响
3.3.2 不同当量比的影响
3.4 往复流动和单向流动对温度场的影响
3.5 往复流动中有无注入丙烷燃料对温度场的影响
3.6 本章小结
4 往复流DPF系统燃烧数值模拟
4.1 FLUENT控制方程
4.1.1 状态方程
4.1.2 质量守恒方程
4.1.3 动量守恒方程
4.1.4 能量守恒方程
4.2 FLUENT数学模型
4.2.1 湍流模型
4.2.2 组分输运模型
4.2.3 化学反应模型
4.2.4 辐射模型
4.2.5 离散相模型
4.2.6 多孔介质模型
4.2.7 物性的选取
4.2.8 边界条件和初始条件
4.2.9 FLUENT求解方法
4.3 往复流DPF系统燃烧数值模拟结果与实验对比
4.3.1 DPF系统模拟温度场与实验温度场的对比
4.3.2 DPF系统孔道温度场在正向半周期内的变化规律
4.3.3 DPF系统孔道在一个周期内的蓄热放热规律
4.3.4 不同半周期对温度场的影响
4.3.5 往复流动和单向流动对温度场的影响
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果
本文编号：3939122
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