Urea-SCR系统尿素水溶液喷雾特性与喷雾碰壁研究
发布时间：2022-02-11 21:50
为应对日益严峻的环境问题,必须优化改进柴油机排放污染物控制技术实现柴油机污染物低排放。选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction,SCR）技术广泛应用于降低柴油机氮氧化物（NOx）排放,但其仍存在低温工况NOx转化效率低、尿素水溶液雾化分解不完全、尿素结晶及氨（NH3）泄漏等问题。本文首先利用喷雾激光粒度分析仪探究了三种SCR喷嘴的雾化特性,然后利用红外热成像仪捕捉喷雾碰壁过程中的壁面温度变化,最后利用AVL FIRE软件建立Urea-SCR系统数值模型,探究了NH3与NOx摩尔比、排气温度、排气流量和混合器安装位置等因素对NOx转化效率、液膜形成与NH3泄漏的影响规律。主要研究内容如下:（1）利用喷雾激光粒度分析仪测量无空气辅助喷嘴、内部混合式空气辅助喷嘴和外部混合式空气辅助喷嘴的雾化特性,基于Rosin-Rammer分布理论分析了不同喷射条件时形成的喷雾液滴尺寸分布和空间分布特点。结果表明,空气辅助...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同燃料类型汽车
江苏大学硕士学位论文49(b)Urea-SCR系统几何模型图5.4Urea-SCR系统模型图Fig.5.4ModelofUrea-SCRsystem5.2.1喷雾模型验证为验证喷雾模型，根据文献[65]中实验数据建立数值模型，喷嘴喷射压力为0.8MPa，尿素水溶液喷射速率为2.5kg/h，喷雾模型设置参数如表5.3所示。模拟和实验所得的喷雾贯穿距离随时间的变化如图5.5所示。由图5.5可知，随着喷射时间的增大，喷雾贯穿距离逐渐增大，模拟值与试验值的变化趋势一致，最大误差为5%，故可认为喷雾模型有效。表5.3喷雾模型参数Tab.5.3Parametersofspraymodel项目参数喷孔数4喷孔分布4×90o喷孔直径/mm0.50.30.60.91.21.51.82.10102030405060喷雾贯穿距离/mm时间/ms模拟实验图5.5喷射贯穿距离数值模拟与试验结果对比Fig.5.5Spraypenetrationcomparisonbetweensimulationandexperiment5.2.2SCR系统模型验证
Urea-SCR系统尿素水溶液喷雾特性与喷雾碰壁研究54200300400500600707580859095100NOx转化效率液膜质量出口处NH3体积分数出口处NH3体积分数/10-6液膜质量/10-5kgNOx转化效率/%排气流量/(kg·h-1)2468100510152025图5.8Urea-SCR系统性能参数随排气流量的变化Fig.5.8Urea-SCRsystemperformancesatvariousexhaustflowrates(a)300kg/h(b)400kg/h(c)500kg/h(d)600kg/h图5.9排气流线和液膜中尿素浓度分布随排气流量的变化Fig.5.9Streamlineandureaconcentrationdistributionofliquidfilmbeforethecatalystatvariousflowrates5.3.4混合器安装位置对SCR系统性能的影响当NH3与NOx摩尔比为1.0，排气温度为328℃，排气流量为431kg/h，NOx体积分数为707×10-6时，Urea-SCR系统性能参数随喷嘴和混合器间距离L的变化如图5.10所示。随着喷嘴和混合器间距离L的增大，NH3均匀性指数和NOx转化效率无明显变化，这主要是由于试验所用混合器为双层叶片结构，形成强烈的湍流使NH3和排气充分混合，NH3均匀性指数稳定在96%以上，NOx转化效率也几乎保持不变；随着喷嘴与混合器间距离L从52mm增加至238mm，催化剂出口处NH3体积分数增大，液膜质量减少。如图5.11所
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于低温燃烧的全工况EGR率控制策略优化[J]. 侯政良,曹杰,陈京瑞,石磊,李静. 车用发动机. 2019(06)
[2]浅谈柴油机国六阶段后处理方法及技术路线选择[J]. 李永前,王科星. 客车技术. 2019(06)
[3]小排量汽油机的低压废气再循环系统[J]. T.REIMERS,H.PAFFRATH,C.VIGILD,A.KUSKE,范明强. 汽车与新动力. 2019(06)
[4]DOC+DPF+SCR后处理系统对小型柴油机性能及排放的影响[J]. 孙文,王兰红,孙柯,白书战,李国祥. 内燃机与动力装置. 2019(05)
[5]DOC+CDPF+SCR对轻型柴油机排放特性的影响[J]. 楼狄明,谭畅,谭丕强,胡志远. 车用发动机. 2019(02)
[6]SCR/DOC+DPF+SCR后处理系统对重型柴油机性能及排放的影响[J]. 程晓章,陈康,查小辉. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(01)
[7]船用柴油机废气再循环性能评估及应用[J]. 祖象欢,杨传雷,王贺春,王银燕. 吉林大学学报(工学版). 2019(03)
[8]国六重型柴油机后处理技术路线分析[J]. 贾传德. 科技视界. 2018(16)
[9]柴油机DPF流场压降及微粒沉积特性数值模拟[J]. 朱亚永,赵昌普,王耀辉,孙雅坤. 内燃机学报. 2017(06)
[10]商用蜂窝式SCR催化剂脱除NOx试验研究[J]. 陈崇明,郁金星,陈二松,李振海. 洁净煤技术. 2017(05)
博士论文
[1]过渡金属改性CHA/AEI小孔分子筛NH3-SCR催化剂可控制备、构效关系及失活机制的研究[D]. 陈真.华中科技大学 2018
[2]柴油机SCR技术尿素喷雾热分解及氨存储特性的试验研究[D]. 赵彦光.清华大学 2012
[3]重型柴油机SCR尿素喷射控制策略研究[D]. 张建锐.吉林大学 2011
硕士论文
[1]柴油机NH3-SCR模拟反应评价系统开发及商用SCR催化器性能研究[D]. 叶荣来.长安大学 2019
[2]基于模型的柴油机排放虚拟标定平台开发[D]. 徐文杰.山东大学 2019
[3]船舶SCR系统瞬态特性建模及分析研究[D]. 王鑫.哈尔滨工程大学 2019
[4]柴油机SCR系统尿素转氨及沉积物形成详细反应机理研究[D]. 余俊波.广西大学 2018
[5]车用SCR系统喷雾及尿素液沉积特性研究[D]. 王杰.华中科技大学 2016
[6]SCR系统喷射、雾化及混合均匀性研究[D]. 张振.山东大学 2016
[7]柴油机SCR系统尿素喷嘴喷雾和性能研究[D]. 胡波.上海交通大学 2015
[8]船舶柴油机SCR反应器结构参数优化研究[D]. 惠大可.集美大学 2015
[9]柴油机Urea-SCR系统喷嘴喷射雾化数值仿真及试验[D]. 何利华.湖南大学 2012
本文编号：3621000
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同燃料类型汽车
江苏大学硕士学位论文49(b)Urea-SCR系统几何模型图5.4Urea-SCR系统模型图Fig.5.4ModelofUrea-SCRsystem5.2.1喷雾模型验证为验证喷雾模型，根据文献[65]中实验数据建立数值模型，喷嘴喷射压力为0.8MPa，尿素水溶液喷射速率为2.5kg/h，喷雾模型设置参数如表5.3所示。模拟和实验所得的喷雾贯穿距离随时间的变化如图5.5所示。由图5.5可知，随着喷射时间的增大，喷雾贯穿距离逐渐增大，模拟值与试验值的变化趋势一致，最大误差为5%，故可认为喷雾模型有效。表5.3喷雾模型参数Tab.5.3Parametersofspraymodel项目参数喷孔数4喷孔分布4×90o喷孔直径/mm0.50.30.60.91.21.51.82.10102030405060喷雾贯穿距离/mm时间/ms模拟实验图5.5喷射贯穿距离数值模拟与试验结果对比Fig.5.5Spraypenetrationcomparisonbetweensimulationandexperiment5.2.2SCR系统模型验证
Urea-SCR系统尿素水溶液喷雾特性与喷雾碰壁研究54200300400500600707580859095100NOx转化效率液膜质量出口处NH3体积分数出口处NH3体积分数/10-6液膜质量/10-5kgNOx转化效率/%排气流量/(kg·h-1)2468100510152025图5.8Urea-SCR系统性能参数随排气流量的变化Fig.5.8Urea-SCRsystemperformancesatvariousexhaustflowrates(a)300kg/h(b)400kg/h(c)500kg/h(d)600kg/h图5.9排气流线和液膜中尿素浓度分布随排气流量的变化Fig.5.9Streamlineandureaconcentrationdistributionofliquidfilmbeforethecatalystatvariousflowrates5.3.4混合器安装位置对SCR系统性能的影响当NH3与NOx摩尔比为1.0，排气温度为328℃，排气流量为431kg/h，NOx体积分数为707×10-6时，Urea-SCR系统性能参数随喷嘴和混合器间距离L的变化如图5.10所示。随着喷嘴和混合器间距离L的增大，NH3均匀性指数和NOx转化效率无明显变化，这主要是由于试验所用混合器为双层叶片结构，形成强烈的湍流使NH3和排气充分混合，NH3均匀性指数稳定在96%以上，NOx转化效率也几乎保持不变；随着喷嘴与混合器间距离L从52mm增加至238mm，催化剂出口处NH3体积分数增大，液膜质量减少。如图5.11所
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于低温燃烧的全工况EGR率控制策略优化[J]. 侯政良,曹杰,陈京瑞,石磊,李静. 车用发动机. 2019(06)
[2]浅谈柴油机国六阶段后处理方法及技术路线选择[J]. 李永前,王科星. 客车技术. 2019(06)
[3]小排量汽油机的低压废气再循环系统[J]. T.REIMERS,H.PAFFRATH,C.VIGILD,A.KUSKE,范明强. 汽车与新动力. 2019(06)
[4]DOC+DPF+SCR后处理系统对小型柴油机性能及排放的影响[J]. 孙文,王兰红,孙柯,白书战,李国祥. 内燃机与动力装置. 2019(05)
[5]DOC+CDPF+SCR对轻型柴油机排放特性的影响[J]. 楼狄明,谭畅,谭丕强,胡志远. 车用发动机. 2019(02)
[6]SCR/DOC+DPF+SCR后处理系统对重型柴油机性能及排放的影响[J]. 程晓章,陈康,查小辉. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(01)
[7]船用柴油机废气再循环性能评估及应用[J]. 祖象欢,杨传雷,王贺春,王银燕. 吉林大学学报(工学版). 2019(03)
[8]国六重型柴油机后处理技术路线分析[J]. 贾传德. 科技视界. 2018(16)
[9]柴油机DPF流场压降及微粒沉积特性数值模拟[J]. 朱亚永,赵昌普,王耀辉,孙雅坤. 内燃机学报. 2017(06)
[10]商用蜂窝式SCR催化剂脱除NOx试验研究[J]. 陈崇明,郁金星,陈二松,李振海. 洁净煤技术. 2017(05)
博士论文
[1]过渡金属改性CHA/AEI小孔分子筛NH3-SCR催化剂可控制备、构效关系及失活机制的研究[D]. 陈真.华中科技大学 2018
[2]柴油机SCR技术尿素喷雾热分解及氨存储特性的试验研究[D]. 赵彦光.清华大学 2012
[3]重型柴油机SCR尿素喷射控制策略研究[D]. 张建锐.吉林大学 2011
硕士论文
[1]柴油机NH3-SCR模拟反应评价系统开发及商用SCR催化器性能研究[D]. 叶荣来.长安大学 2019
[2]基于模型的柴油机排放虚拟标定平台开发[D]. 徐文杰.山东大学 2019
[3]船舶SCR系统瞬态特性建模及分析研究[D]. 王鑫.哈尔滨工程大学 2019
[4]柴油机SCR系统尿素转氨及沉积物形成详细反应机理研究[D]. 余俊波.广西大学 2018
[5]车用SCR系统喷雾及尿素液沉积特性研究[D]. 王杰.华中科技大学 2016
[6]SCR系统喷射、雾化及混合均匀性研究[D]. 张振.山东大学 2016
[7]柴油机SCR系统尿素喷嘴喷雾和性能研究[D]. 胡波.上海交通大学 2015
[8]船舶柴油机SCR反应器结构参数优化研究[D]. 惠大可.集美大学 2015
[9]柴油机Urea-SCR系统喷嘴喷射雾化数值仿真及试验[D]. 何利华.湖南大学 2012
本文编号：3621000
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3621000.html
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