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SCR系统喷射、雾化及混合均匀性研究
| 论文题名： | SCR系统喷射、雾化及混合均匀性研究 |
| 关键词： | 机动车柴油机;后处理技术;烟气脱硝系统;尿素喷射;雾化形态;混合均匀性 |
| 摘要： | 随着我国机动车数量日益增多，其所带来的空气污染愈发严重。柴油车因其动力性、经济性的优点被广泛使用，但也带来了亟待解决的难题即其比较高的氮氧化物排放。SCR技术作为降低柴油机氮氧化物排放的技术得到了广泛应用，被认为是目前最有效的后处理技术之一。SCR喷射系统喷雾形态以及雾化效果直接关系到还原剂的蒸发雾化以及与排气的混合，而催化器载体入口处还原剂的混合均匀性对于NH3的泄露以及催化转化效率影响非常大。 本文利用试验和数值仿真相结合的研究手段对柴油机Urea-SCR尿素喷射系统开展了详细的研究，主要工作如下: (1)自行设计并搭建了Urea-SCR尿素离线喷雾试验台，开发了相应的软件系统，该试验台架可以适用于不同的尿素喷射系统。试验台中配备了高速照相机，用来研究喷雾的宏观参数，利用激光粒度仪研究了喷雾的微观粒度分布。 (2)利用搭建的尿素喷雾试验台开展了Urea-SCR系统喷雾试验研究，对比研究了两种常见的的喷射系统-非气助式喷射系统和气助式喷射系统在不同喷射条件下的喷雾发展过程及喷雾的粒度特性，实验结果表明，喷射量对非气助式喷射系统的喷雾锥角影响较小，喷射量对喷雾雾化粒径同样影响不大;当尿素泵提供的喷射压力增大时，喷雾锥角和贯穿距均增大，喷雾的粒径变小，雾化效果变好。对于气助式喷射系统，随着喷射量的增大，喷雾的锥角和贯穿距均增大，同时喷雾雾化效果变差，小粒径的液滴数所占百分比减少;相同喷射条件下，喷孔的数量对喷雾的锥角和贯穿距影响较大，四孔气助式喷嘴2相比三孔气助式喷嘴1,喷雾锥角由25.0°增大到51.2°，而贯穿距由1450mm减小到730mm;喷孔数量对喷雾粒径的影响还与喷射量有关，当喷射量小于5500g/h时，3孔喷嘴喷雾的索特平均直径小于4孔，雾化优于4孔喷嘴;当给定喷射量继续增大时，4孔喷嘴的雾化优于3孔喷嘴;辅助空气有利于喷雾的雾化。此外，气助式喷射系统的喷雾效果显著优于非气助式喷射系统。 (3)结合数值仿真手段研究了不同形式的喷射系统在某柴油机后处理系统中的均匀性分布。利用喷雾试验结果对Urea-SCR系统的尿素喷雾模型进行了标定，并在此基础上研究了不同喷射系统在不同条件下的流场、尿素水溶液的喷射雾化、还原剂的生成过程以及SCR催化器入口处还原剂的混合均匀性，并得到了均匀性最高的喷射系统形式。另外本文还探究了混合器对SCR喷射雾化以及混合均匀性的影响，通过对比无混合器和加装两种混合器的混合效果，结果表明混合器有助于提高SCR催化器入口处还原剂的均匀性，并且螺旋状混合器结构的混合效果优于其他形式的混合器结构。 |
| 作者： | 张振 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 王志明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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