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文檔簡介
1、柴油機具有動力強、油耗低和可靠性高等優(yōu)點,已得到廣泛應用,但是尾氣中的顆粒排放較高,給地球環(huán)境和人類健康帶來較大的危害。催化型DPF(Catalytic Diesel Particulate Filter, CDPF)不僅能有效地降低柴油機的顆粒排放,還能將排氣中CO、HC和NO等成分進行催化轉(zhuǎn)化,有效進行DPF的連續(xù)被動再生;將DOC(Diesel Oxidation Catalyst)與CDPF組合(簡稱DOC+CDPF)使用不僅能
2、夠保證CDPF的工作可靠性,進一步降低CO、HC,還能實現(xiàn)DPF載體的連續(xù)再生。
為了深入研究CDPF的捕集特性以及對柴油機氣體污染物和顆粒結(jié)構(gòu)特征的影響,本文應用數(shù)值模擬方法,分析了CDPF捕集過程時內(nèi)部流場及顆粒分布特性。借助柴油機臺架試驗,評價了CDPF以及DOC+CDPF后的排放性能,同時應用透射電鏡(TEM)和圖像處理技術(shù),考察了CDPF和DOC對顆粒形貌結(jié)構(gòu)的影響。
應用GT-POWER和AVL-FIRE
3、軟件建立了CDPF數(shù)值模型,對模型的壓降進行數(shù)值模擬,并借助臺架試驗驗證了模型的準確性。此外,重點分析了CDPF壓降曲線分布特性,CDPF內(nèi)部氣流流動和顆粒分布變化規(guī)律,并優(yōu)化了CDPF結(jié)構(gòu)參數(shù)。模擬結(jié)果表明,在CDPF載體內(nèi),捕集初期是以深床過濾為主,隨著時間的增加,捕集方式逐漸以濾餅捕集為主;由于擴口區(qū)域內(nèi)存在渦流區(qū),造成進入CDPF的氣流速度不均勻,而在氣流流場的影響下,顆粒在CDPF軸向位置和徑向位置也呈不均勻分布;隨著顆粒沉積
4、量增大,CDPF截面軸向流速分布均勻性得以改善,而改變?nèi)肟诹魉賹S向流速分布影響較?。划斒褂弥睆奖葹?.0、孔密度(CPSI)為200和過濾壁厚為0.35 mm的CDPF時,可獲得較高的捕集效率和較低的壓降變化,并有利于CDPF的氣流分布且對柴油機性能影響較小。
通過臺架試驗,對比分析了CDPF和DOC+CDPF對柴油機性能及排放的影響規(guī)律。試驗結(jié)果表明,柴油機在標定轉(zhuǎn)速不同負荷下運行,通過CDPF作用,CO和HC轉(zhuǎn)化率平均可
5、達73%和64%,NO的轉(zhuǎn)化率最高可達28%,高負荷時,通過CDPF作用,對碳煙排放的降低效果較好,而柴油機燃油消耗率小幅增加;通過DOC+CDPF作用,對CO、HC和NO均有較好的氧化作用,其轉(zhuǎn)化率均有所增加, DOC對碳煙排放的影響不明顯。
應用TEM試驗,對DOC+CDPF前后排氣中的顆粒進行表征獲得顆粒的微觀形貌特性,運用圖像處理方法,分析了顆粒的平均直徑,并計算了顆粒的計盒維數(shù),探討了CDPF和DOC對顆粒形貌結(jié)構(gòu)及
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