柴油机尾气后处理系统SCRF的数值模拟

发布时间：2017-11-27 08:26

  本文关键词：柴油机尾气后处理系统SCRF的数值模拟

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【摘要】：选择性催化还原技术和柴油机颗粒捕集器分别是能够有效净化柴油机NOx和PM较为成熟的后处理技术。为满足日益严格的排放法规,需要将去除柴油机NOx和PM排放的后处理装置联用,针对传统后处理系统结构复杂和恶化柴油机性能等问题,近年来发展的一种集成式后处理装置SCRF是将SCR催化剂涂覆到壁流式微粒过滤器内,使其能同时降低NOx和颗粒物排放。基于控制SCRF系统内物理化学现象的数学方程,建立了SCRF数值计算模型,并用发动机台架和反应流动试验台的数据对其进行验证,较为系统的验证方法保证了所建SCRF模型的合理性。本文建立了SCRF系统的压降模型,并用发动机台架实验数据进行验证。深入研究了非对称孔结构和孔密度对载体压降特性的影响。结果表明,非对称孔结构能有效提高碳烟负载量的限值,但入口与出口通道比例过小和过大均会对压降产生不良的影响；在载体结构允许的条件下,孔密度较大时有较好的压降特性。建立了壁流式SCR反应动力学模型,考虑了NH3吸附和脱附反应。结果表明采用Eley-Rideal机理的单吸附位模型能较好地预测NH3的程序升温脱附过程。同时,不同温度条件下的NOx转化率的模拟值和实验值有较好的一致性。为保证碳烟再生模型合理性,对NO氧化和NO2分解特性进行了研究,结果表明NO与NO2在催化器内转化预测良好。基于壁流式SCR反应动力学模型发展了双层碳烟氧化模型,在不同的进气组分条件下研究SCRF内碳烟氧化特性,模拟了碳烟氧化过程中反应器出口含碳产物的浓度变化情况,系统的验证了双层碳烟氧化模型。对SCRF内碳烟沉积、再生与NOx还原过程的交互影响进行了研究,分析表明碳烟沉积对进入多孔介质壁内的反应气体组分存在栅栏效应,同时碳烟再生会消耗大量的NO2,这形成了碳烟再生与SCR反应竞争NO2的关系。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK421.5

【参考文献】

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本文编号：1231234