Pd催化剂对旋转式微粒捕集器PM起燃温度的影响

发布时间：2023-04-28 19:08

　　柴油机由于具有热效率高、动力性和燃油经济低排放等优点正逐渐成为社会的主要动力,然而其所排放的微粒对人类产生了有害的影响。目前公认为解决微粒最有效的装置是微粒捕集器。本文研究的是一种旋转式微粒捕集器,其能够实现连续捕集微粒和连续微波再生。但是微波再生没有减少能源的消耗,而且也没有降低微粒捕集器内过滤体再生时的温度,此问题亟待解决。为此,论文以国家自然科学基金项目(51676066)为依托,对旋转式微粒捕集器Pd催化剂催化再生对微粒起燃温度影响进行了详细研究。本文主要开展的工作和创新如下:(1)根据气固两相流理论、湍流模型和多孔介质理论,对旋转式微粒捕集器过滤体的内外部分别建立了气固两相流动三维数学模型,并运用计算流体力学软件Fluent对所建立的三维数学模型进行仿真,求解得到微粒捕集器内的流场特性,结果表明入口处前端的过滤体的静压最大,所受应力集中容易使过滤体疲劳损坏。(2)基于多相催化反应相关理论知识,运用化学反应动力学软件CHEMKIN建立了反应器的计算模型,并对模型有无催化剂加入进行仿真分析CH₄起燃温度的变化,同时研究了不同质量分数的Pd和Pt对CH

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 柴油机排放微粒及控制
        1.2.1 柴油机排放微粒组成与危害
        1.2.2 柴油车排放法规
        1.2.3 柴油车排放微粒控制技术现状
    1.3 微粒捕集器
        1.3.1 微粒捕集器结构
        1.3.2 微粒捕集器过滤材料
        1.3.3 微粒捕集器再生技术
    1.4 催化型柴油机微粒捕集器介绍及研究现状
        1.4.1 催化型柴油机微粒捕集器介绍
        1.4.2 催化型柴油机微粒捕集器研究现状
    1.5 旋转式微粒捕集器研究现状
    1.6 本文研究内容及意义
第2章 旋转式DPF气固两相流分析
    2.1 旋转式DPF模型建立
    2.2 网格的划分及无关性验证
    2.3 数学模型
        2.3.1 多孔介质理论
        2.3.2 气固两相流动模型
        2.3.3 过滤体外气固两相流动数学模型
        2.3.4 过滤体内气固两相流动数学模型
        2.3.5 数学模型验证
    2.4 边界条件及初始条件设置
    2.5 数值模拟结果分析
        2.5.1 气体流动特性分析
        2.5.2 微粒流动特性分析
    2.6 本章小结
第3章 不同催化剂对旋转式DPF中微粒起燃温度的影响
    3.1 催化物理化学基础
        3.1.1 催化作用
        3.1.2 均相催化与多相催化
        3.1.3 气-固多相催化反应过程
        3.1.4 反应机理与反应速率
    3.2 CHEMKIN软件简介
    3.3 经典表面反应机理模型
        3.3.1 Langmuir-Hinshlwood机理
        3.3.2 Eley-Rideal机理
    3.4 催化反应动力学计算模型的建立
        3.4.1 化学反应动力学方程
        3.4.2 活塞流反应器模型
        3.4.3 表面反应模型
        3.4.4 反应器模型验证
    3.5 微粒氧化反应机理
    3.6 微粒氧化数值模拟计算
        3.6.1 有无催化剂加入的数值模拟
        3.6.2 不同Pd负载量的数值模拟
        3.6.3 不同催化剂的数值模拟
    3.7 本章小结
第4章 旋转式微粒捕集器微粒起燃温度影响因素及灰色关联分析
    4.1 微粒起燃温度影响因素的研究
        4.1.1 气流速度的影响
        4.1.2 Pd质量分数的影响
        4.1.3 进气压力的影响
        4.1.4 HC浓度的影响
        4.1.5 Pd分散度的影响
        4.1.6 水蒸气的影响
    4.2 灰色关联分析
        4.2.1 灰色系统理论
        4.2.2 灰色关联分析计算方法
        4.2.3 起燃温度影响因素权重
    4.3 本章小结
总结与展望
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文及参与课题
致谢



本文编号：3804300