DPF孔道内碳烟沉积分布的可视化实验及模拟研究

发布时间：2020-04-09 14:03

【摘要】：柴油机颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter)是一种能够有效去除柴油机排气颗粒的装置,但是由于它的过滤方式会造成颗粒在捕集器交替通堵的蜂窝孔道内的沉积,因此需要定期进行再生,准确的判断碳载量是决定再生时机的关键。因此需要对DPF内部碳烟沉积的具体过程进行研究,为准确判断DPF内部碳烟沉积量,确定合理的再生时机提供理论指导。本论文设计并制作可以反应其内部流动的单孔道双面过滤可视化反应器,搭建相应的实验台架,结合激光位移传感器实时测量沉积碳烟厚度,研究了碳烟颗粒物过滤过程中的沉积分布及沉积过程。同时在Fluent中建立DPF的压降模型,并对多孔介质模型中的渗透率参数α进行了修正,模拟了不同初始碳烟量和不同深层/滤饼碳烟含量对DPF前后压降的影响。结果表明:通过可视化实验发现碳烟主要沉积在DPF出口(过滤孔道末端)附近。碳烟颗粒在DPF孔道内部的沉积可以分为深层过滤,过渡阶段和滤饼过滤三个阶段。在深层过滤阶段和滤饼过滤阶段,碳烟沉积速度较慢,过渡阶段时间较短,但此期间碳烟颗粒沉积速度较快。碳烟浓度越高,气体流量越大,单位时间内空气中的碳烟含量越多,沉积过程中的过渡阶段越早出现。基于修正后的模型对不同初始碳烟含量对DPF压降的影响进行了模拟分析,结果说明在初始碳烟量从0增加到3 g/l的过程中,压降上升比较明显,因为此时初始碳烟大多处于深层碳烟沉积阶段,碳烟沉积在过滤壁面内部,造成进口表面处壁面的渗透率大幅下降,因此压力升高明显,继续增大初始碳烟量后,压降上升变缓,这是因为深层碳烟量已经饱和,碳烟开始沉积在进口通道表面上,形成滤饼层,因此压降曲线变缓。通过对不同温度下深层碳烟占比对DPF压降的影响进行分析,结果说明温度越高、深层碳烟占比越大,DPF压降越大。
【图文】：

科 技 大 学 硕 士 学 位 论孔介质材料捕集；阻截机理是指尾气中的碳烟颗粒小孔直径时，不能通过过滤壁面到达出口通道，而力沉降机理是指柴油机排气颗粒在经过过滤面时，滤体接触被捕集。惯性沉积机理[16]是指当气体裹挟孔时，，速度和质量稍大的颗粒物不能随气体及时变上而被捕集，其特点是颗粒物会撞击在 DPF 过滤体

重力沉降机理是指柴油机排气颗粒在经过过滤面时，滤体接触被捕集。惯性沉积机理[16]是指当气体裹挟小孔时，速度和质量稍大的颗粒物不能随气体及时变上而被捕集，其特点是颗粒物会撞击在 DPF 过滤体图 1.1 壁流式结构
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK423

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本文编号：2620846