EGR技术降低某船用柴油机NO_x排放的研究

发布时间：2017-06-08 23:09

  本文关键词：EGR技术降低某船用柴油机NO_x排放的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前排放法规日趋严格,如果某机型柴油机不能满足TierⅢ法规要求,在2016年后将无法继续生产。废气再循环技术是降低NOx排放的有效措施之一,具有很大的应用潜力。本文主要是针对某低速二冲程船用柴油机添加EGR系统,来进行降低NOx排放的模拟研究。主要采用模拟仿真的方法,利用仿真计算软件GT-Power构建一维仿真模型来模拟柴油机在不同EGR率下的运行状况。其中燃烧模型选取的是以雾束中油滴蒸发为基础的油滴蒸发准维燃烧模型,模型中会对每个已燃子区域中的NOx和Soot单独进行计算,同时考虑温度和空燃比的影响。采用一维流动理论来计算模型中气体的流动状态。并且通过台架实验数据校准模型,提高模拟的准确性。找出该机型柴油机在负荷为100%、转速为108；负荷为75%、转速为98.1；负荷为50%、转速为85.7；负荷为25%、转速为68四个工况下既能大幅降低NOx排放,同时不对动力性、经济性造成较大影响的EGR率。模拟结果表明随着EGR率的增加,NOx排量迅速降低,中高负荷时可以降低70%左右,小负荷时也能降低50%左右。但是EGR率不能一直增大,当EGR率达到一定值时,便会出现燃料不完全的情况。通过对计算结果的分析,当NOx排量满足Tier Ⅲ标准时,上述四个工况下的最佳EGR率分别为18.9%、18.3%、19.3%、14.1%。但是付出的代价是燃油消耗率增加3.56%,炭烟排量增长至7.75g/KW·h。此外,还进行了以天然气为燃料的模拟试验。对比发现,以天然气为燃料时更容易通过EGR技术使NOx排放达到Tier Ⅲ标准,同时所付出的代价为有效功率降低1.69%,燃料消耗率增加1.81%,远小于烧柴油时。模拟试验表明可以对该机型船用柴油机添加EGR系统来降低NOx排量,以便满足Tier Ⅲ法规要求。
【关键词】：废气再循环(EGR) 船用柴油机 燃烧 氮氧化物(Nox)
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题的研究背景11-12
• 1.1.1 环境污染问题11
• 1.1.2 废气排放法规11-12
• 1.2 降低NO_x排放的措施12-14
• 1.2.1 NO_x的生成机理12-13
• 1.2.2 减少氮氧化物排放的措施13-14
• 1.3 EGR技术的研究现状和发展趋势14-17
• 1.3.1 国外研究现状15
• 1.3.2 国内研究现状15-17
• 1.3.3 发展趋势17
• 1.4 本文的研究内容、方法及意义17-19
• 1.4.1 主要研究内容17-18
• 1.4.2 主要研究方法18-19
• 1.4.3 研究的意义19
• 1.5 本章小结19-20
• 第2章 EGR技术和EGR系统20-26
• 2.1 EGR技术概述20-22
• 2.1.1 EGR基本原理20-21
• 2.1.2 EGR率的定义21-22
• 2.1.3 EGR对柴油机的影响22
• 2.2 EGR系统概述22-25
• 2.2.1 EGR系统组成22-23
• 2.2.2 EGR系统分类23-25
• 2.2.3 EGR系统应用25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 仿真软件和计算方程26-34
• 3.1 仿真软件简介26-27
• 3.1.1 GT-Power计算理论26-27
• 3.1.2 GT-Power模块结构27
• 3.1.3 GT-Power模拟步骤27
• 3.2 柴油机工作过程计算方程27-33
• 3.2.1 基本方程28-29
• 3.2.2 气缸传热计算方程29-30
• 3.2.3 燃烧计算方程30
• 3.2.4 涡轮增压器计算方程30-31
• 3.2.5 NOx计算方程31-32
• 3.2.6 Soot计算方程32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 柴油机模型的创建和校准34-58
• 4.1 柴油机仿真模型的建立34-46
• 4.1.1 组成部件的子模型创建35-44
• 4.1.2 整机模型创建44-46
• 4.2 柴油机模型的运行和校准46-55
• 4.2.1 柴油机模型的运行设置46-49
• 4.2.2 柴油机模型的校准49-55
• 4.3 在柴油机模型上添加EGR系统55-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第5章 不同EGR率下模拟运行的结果分析58-71
• 5.1 不同EGR率下的模拟运行58-59
• 5.2 柴油机参数随EGR率的变化情况59-68
• 5.2.1 工况1下柴油机参数随EGR率的变化情况59-61
• 5.2.2 工况2下柴油机参数随EGR率的变化情况61-63
• 5.2.3 工况3下柴油机参数随EGR率的变化情况63-65
• 5.2.4 工况4下柴油机参数随EGR率的变化情况65-68
• 5.3 柴油机工作的最佳EGR率68-70
• 5.3.1 EGR对柴油机影响的综合分析68-69
• 5.3.2 柴油机工作的最佳EGR率69-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第6章 以天然气为燃料的模拟运算71-82
• 6.1 以天然气为燃料时参数设定71-72
• 6.2 柴油机参数随EGR率的变化情况72-80
• 6.2.1 工况1下柴油机参数随EGR率的变化情况72-74
• 6.2.2 工况2下柴油机参数随EGR率的变化情况74-76
• 6.2.3 工况3下柴油机参数随EGR率的变化情况76-78
• 6.2.4 工况4下柴油机参数随EGR率的变化情况78-80
• 6.3 柴油机工作的最佳EGR率80-81
• 6.4 本章小结81-82
• 第7章 结论与展望82-84
• 7.1 结论82-83
• 7.2 展望83-84
• 参考文献84-89
• 致谢89-90
• 作者简介90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陆玲亚;夏少华;王吉华;张永铭;王鹏;陈希颖;朱明健;居钰生;;柴油机电控EGR系统设计与试验研究[J];现代车用动力;2010年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 龚英利;基于EGR和低温燃烧概念的柴油机燃烧过程研究[D];天津大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 申小明;船舶柴油机涡轮增压器配合及计算机仿真研究[D];武汉理工大学;2008年

  本文关键词：EGR技术降低某船用柴油机NO_x排放的研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：433943