SCR反应中NH3的存储释放特性及影响因素的数值研究

建立了SCR催化反应的动态反应模型,研究了反应温度和空速对NH3存储与释放特性的影响.结果表明:随着反应温度的升高,NH3的存储量逐渐减小;处于不同温度区间时,空速对于NH3的存储量的影响表现出了不同的特征,在200～300℃区间,随着空速的增大,NH3存储量的减少幅度大;而在300℃以上时,空速增大,NH3存储量的减少幅度小.温度越高,NH3的存储与释放速度越快;相同温度下,空速越高,NH3的存储与释放越快.研究结果对于柴油机SCR系统还原剂喷射控制策略的制定具有参考价值.     

撞击流对喷雾燃烧强化机理的试验

为了掌握液体燃料喷雾撞击燃烧过程中的关键影响因素及其影响规律,进而探索撞击流对喷雾燃烧的强化机理,搭建了喷雾撞击燃烧试验平台.利用数码摄像机、热电偶和红外热像仪分别记录火焰形态和温度分布,并对火焰形态参数和温度数据进行分析.结果表明:消耗相同燃料量时,双喷嘴喷雾撞击燃烧相比单喷嘴喷雾燃烧,火焰更加稳定,温度更高且分布更均匀;随着气相速度的增加,燃烧效率及撞击火焰区温度先升高后趋于稳定;随着空燃比的减小,燃烧效率先升高后降低,撞击火焰区温度先升高后趋于稳定;随着喷嘴间距的减小,燃烧效率及撞击区火焰温度先升高后降低;喷嘴夹角越接近180°,燃烧效率和火焰整体温度越高,撞击火焰区越稳定.     

尿素SCR系统低温表现特性研究

建立了尿素SCR后处理系统模型,对系统在低温时的表现特性进行了数值研究.研究表明:在150～250℃内,随着温度升高,系统DeNOr对空速越敏感,当空速小于一定值时,降低空速对系统DeNOx影响较小.当温度低于200℃时,氨气的用量应小于氮氧化物总量,否则会造成浪费和污染.系统对氧气的依赖程度取决于排气中一氧化氮的含量,且这种趋势随着温度的升高而减弱,当排气中氧气的体积百分比为5％左右时,不同温度下系统的DeNOr均能达到稳定值.     

车用尿素SCR系统的数值模拟

采用计算流体力学和化学反应动力学相结合的方法,建立了某型号车用柴油机Urea-SCR排气后处理系统的数值模型,运用FIRE软件对某Urea-SCR催化器系统内3种典型工况下的尿素液滴的分布特性和内部流动特征进行了研究,并重点分析了空速和NO_2体积分数这2个因素对NO_x转化效率的影响.结果表明:NO_x转化效率随空速的增大而降低,当空速大于35 000 h~(-1)时,转化效率低于25%;NO_x转化效率随着V(NO2)/V(NO_x)比值的增加先增大后减小,当控制V(NO_2)/V(NO_x)的比值在0.5左右时,A25和B50工况下的NO_x转化效率最大值分别为50%和59%.     

工艺参数对IN690合金管材热挤压出口温度的影响

结合等温压缩实验获得的IN690合金本构关系,建立了该合金管热挤压过程的有限元模型,该模型考虑了坯料与模具的热传导、对流换热及摩擦功与塑性功的热转换.模拟结果表明:坯料在变形区附近温度开始升高,进入变形区内急剧升高,且在模孔出口靠近芯棒处温度达到最高,芯棒附近的温度大于挤压筒附近的温度;填充挤压阶段结束时出现最大温升.分析得到了工艺参数对出口温度的影响规律:挤压速度越大,出口温度越高,速度过慢将会使出口温度下降严重;坯料预热温度越高,出口温升越小;当摩擦因数小于0.04时,摩擦因数对出口温度影响很小,但摩擦因数大于0.1时出口温度明显升高.     

F-T柴油发动机的性能研究

在一台单缸柴油机上加装一套甲醇供给装置,探究甲醇占能比对双燃料发动机燃烧特性和排放特性的影响。结果表明,随着甲醇占能比的升高,缸内压力、压力升高率、瞬时放热率和缸内温度均呈现先升高后降低的趋势,CO_2和NO_x排放逐渐降低,但CO、THC和甲醛排放均逐渐升高。     

合成气制备工艺和二甲醚合成工艺的集成

在固定床反应器中,用3种典型的天然气造气工艺制备的合成气制备二甲醚,考察了温度、压力、空速等反应条件对催化剂性能的影响．实验结果表明,由于合成气一步法合成二甲醚是一个体积减小的反应,随着压力的增加,CO转化率增加;随着空速的增加,CO转化率降低;随着温度的升高,CO转化率先增加,达到一定值后,逐渐开始下降．分别用丹麦Topscpe甲醇合成催化剂和国产甲醇合成催化剂制备了DME合成催化剂,对其性能进行比较发现,前者具有较好的低温催化性能．用CH4-Air-H2O-CO2转化工艺制备的合成气,即含氮合成气合成二甲醚在适当增加压力的条件下,可取得较高的CO单程转化率和二甲醚回收率,且天然气的消耗量较少．     

基于AVLBOOST的船舶柴油机SCR催化剂储氨特性仿真

为研究SCR催化剂的储氨特性,基于AVL BOOST软件建立某型船舶柴油机SCR催化剂模型,仿真研究不同温度和空速下的SCR催化剂储氨动态过程与储氨量,以及储氨量对转化效率的影响.结果表明:相同空速下,温度增大后催化剂储氨能力显著降低,氨存储时间以及饱和储氨量随温度升高呈线性减小的趋势;相同温度下,空速增大后加快了NH3泄漏,从而使氨存储时间和饱和储氨量有不同程度的降低.低温时(280℃以下),空速对饱和储氨量的影响较大,随着空速增大,饱和储氨量逐渐减小;较高温度时(280℃以上),空速对饱和储氨量的影响非常小.低温时,转化效率随储氨量增大而提高,随着温度的升高,储氨量对转化效率的影响逐渐减小.     

苯高温氧化偶联合成联苯

在常压管式反应器中,考察苯高温氧化偶联合成联苯过程中液时空速、N2气时空速、反应温度和载气类型等反应条件对苯的转化率和联苯选择性的影响.结果表明:联苯的选择性高达90%以上;当液时空速和气时空速太大时,不利于联苯的生成,温度升高时苯的转化率和联苯的选择性均增加.较适宜的反应条件是液时空速30 s-1、N2气时空速200 s-1、反应温度990℃.在此条件下,苯的转化率为16.4%,联苯的选择性为90%,联苯收率为14.7%.     

基于二氧化碳红外热成像的火焰起升高度分析

基于CO_2红外热成像方法拍摄了可控活化热氛围下的正庚烷液滴群预混射流火焰,测量了火焰起升高度,研究了热氛围协流温度、液滴群预混当量比、液滴群射流速度3个因素对起升高度的影响规律.结果表明:射流火焰起升高度主要受到化学着火延迟期控制,起升高度随着协流温度的升高而降低,但当协流温度足够高时,起升高度几乎不再变化;当量比增大会使物理着火延迟期缩短,从而使火焰起升高度降低;在相同的当量比下,如果协流温度较低,射流出口速度增加会提高火焰起升高度,而当协流温度高于某临界温度后,加大射流出口速度却会降低火焰起升高度.     

反应温度对NiMoS/γ-Al2O3上1-己烯与硫化氢反应的影响

在高压釜中考察不同反应温度下1-己烯与硫化氢在NiMoS/γ-Al2O3上的反应,探讨1-己烯与硫化氢的反应机制.结果表明:1-己烯与硫化氧反应主要生成硫醇和噻吩类化合物;反应温度越高,生成硫化物的量越多;硫醇主要有2-己硫醇和正丙硫醇;噻吩类化合物中生成量最大的2,5-二甲基噻吩的生成量也随着反应温度的升高迅速增加;噻吩类化合物主要有2,5-二甲基噻吩、2-乙基噻吩和2-丙基噻吩,350℃时三者在总硫中的质量分数之和达69.46%;1-己烯还发生饱和反应和双键异构反应,正己烷和3-己烯的质量分数都随着反应温度的升高而增加,2-己烯的质量分数随着反应温度的升高先增加后减少.     

缸内后喷对CDPF温度特性及再生效率的影响

随着排放法规的日益严格,氧化催化转化器(diesel oxidation catalyst,DOC)+催化型柴油颗粒捕集器(catalyzed diesel particulate filter,CDPF)已经成为降低柴油机排放CO、THC和颗粒物的主流技术,而CDPF再生是目前技术发展的主要阻碍之一,文章研究了再生过程中缸内后喷对DOC、CDPF的影响,得出缸内后喷可以使尾气达到DOC的起始工作温度,而次后喷可以使DOC出口温度达到CDPF的再生温度;试验过程中通过良好地控制CDPF入口再生温度,得到了再生效率的变化规律,在500℃、20min工况下再生效率达到98%,满足再生要求,并且总结了一种标定的试验方法,为后续研究的进行积累了一定的经验。     

喷管入口气温影响下的射流流场及声场特性

为了研究亚声速喷管入口气温对射流流场及声场的影响,建立了亚声速喷管计算模型,在与实验及模拟数据对比验证的基础上,分别计算了不同喷管入口气温作用下的喷管外流场和远场噪声,探究了喷管入口气温改变时喷管出口射流速度沿轴向及径向的分布规律以及喷管出口轴线上射流温度的变化特性,同时也分析了喷管入口气温对射流流场发展和远场噪声的影响。研究结果表明:射流温度增加会较为显著地缩短势流核心区域长度,势流核心区域宽度会有少许降低;射流轴线上的静温和总温在喷管后一定距离存在一个温度上升过程,各工况静温最高处比总温最高处有延后,且射流温度越高,温度开始上升位置越接近喷管出口;温度的升高对不同频率噪声影响有很大差别,降低工质入口温度有利于降噪。该研究内容为进一步探究射流噪声形成机制打下基础,同时也可为喷流噪声的控制提供新的思路。     

侧风滑跑条件下的地面涡气动特性研究

以缩比的近地面短舱进气道为研究对象,通过数值计算的方法得出侧风来流条件下地面涡的流场特征和气动特性,着重研究飞机滑跑对地面涡的影响。研究表明：在无相对滑跑时,速度比和离地间隙是影响地面涡特性的重要因素。来流速度越大,离地高度越高,地面涡的强度就越高;进气畸变主要受来流速度影响,流速越高,畸变程度越严重。有相对滑跑时,重点考虑来流速度和滑跑速度对地面涡的影响。来流速度对进气畸变影响很大,畸变指数随着风速升高而增大;滑跑速度是地面涡强度的主要影响因素,滑跑速度越高,地面涡强度越弱。     

侧风滑跑条件下的地面涡气动特性数值研究

以缩比的近地面短舱进气道为研究对象,通过数值计算的方法得出侧风来流条件下地面涡的流场特征和气动特性,着重研究飞机滑跑对地面涡的影响。研究表明:在无相对滑跑时,速度比和离地间隙是影响地面涡特性的重要因素。来流速度越大,离地高度越高,地面涡的强度就越高;进气畸变主要受来流速度影响,流速越高,畸变程度越严重。有相对滑跑时,重点考虑来流速度和滑跑速度对地面涡的影响。来流速度对进气畸变影响很大,畸变指数随着风速升高而增大;滑跑速度是地面涡强度的主要影响因素,滑跑速度越高,地面涡强度越弱。     

气液双燃料燃气轮机燃烧室混合燃烧特性研究

为解决双燃料燃气轮机燃烧室中的混合燃烧问题，对某原型燃油燃烧室进行了双燃料混合燃烧的数值模拟。通过模拟实验可知，在2种燃料混合燃烧的过程中，不断降低的液体燃料流量以及雾化压力导致的液体燃料雾化特性恶化以及气体燃料不断升高的喷射速度在径向上压缩液体燃料雾化空间是影响燃烧室混合燃烧性能的主要原因。在本文计算的混合燃烧过程中，燃烧室性能变化存在临界点，随着气体燃料占比增加，燃烧室火焰先缩短后延长，燃烧室出口温度分布系数（OTDF）先降低后升高，两者均在气体占比40%时达到最佳，而燃烧室液体燃料雾化质量、出口平均温度、效率均逐渐下降，且在气体燃料占比为70%时下降幅度最大，但在气体燃料占比100%时上升。     

O_2/CO_2燃烧条件下NO_2还原特性的实验研究

为探究O_2/CO_2燃烧条件下NO_2的还原特性,利用固定床反应实验系统,研究了温度、矿物质、灰分以及反应气氛变化对NO_2还原行为的影响规律与作用机理。实验结果表明:NO_2的还原率随反应温度升高而增大,当反应温度大于873K时,NO_2还原反应显著加快;反应温度为1 073K时,NO_2还原率达到90%以上。煤灰中主要的矿物质成分对NO_2还原过程表现出催化促进作用,相应矿物质催化NO_2还原的活性顺序为Fe2O3MgOCaOAl2O3Na2CO3K2CO3SiO_2。准东煤灰中活性矿物质成分含量较高,煤灰对NO_2还原的催化活性顺序为五彩湾煤灰天池煤灰灵新煤灰。此外,O_2/CO_2燃烧气氛中CO体积分数的增加会促进NO_2的还原,高体积分数的CO_2对NO_2的还原有明显的促进作用,而O_2体积分数的增加会在一定程度上抑制NO_2的还原。动力学分析结果表明,O_2/CO_2燃烧中局部高体积分数CO降低了NO_2还原的表观活化能,从而能够促进NO_2的还原。     

熔铁催化剂对费托合成反应的催化特性研究

通过对某工业熔铁催化剂的分析,发现该催化剂的物相主要为Wusite-FeO和C-Carbon。考察了该催化剂在固定床积分反应器中费托合成反应。研究了不同温度,H2/CO进料摩尔比和空间速度下该催化剂的催化特性。发现当压力2．5Mpa,空速1600h^-1,H2／CO进料摩尔比为3／2,温度260～300℃时,随温度的升高,CO、H2的转化率和CH4的选择性增大,而CO2选择性减小;温度290℃,压力2．5Mpa,空速1600h^-1,H2／CO进料摩尔比在0．5～1．5时,随H2／CO进料比增加,CO转化率,H2／CO摩尔利用比和CH4选择性都增加,但H2转化率和CO2选择性减小;空速对该熔铁催化剂的催化特性的影响不显著。     

汽车尾气与大气光化反应中气固态污染物演变规律

利用烟雾箱系统,在不同温湿环境下进行了汽车尾气与大气的光化反应试验,通过检测反应中不同时刻气态固态物浓度,揭示尾气与大气光化反应中不同气固态物的演变规律.结果表明:在尾气与大气的光化反应中,气态物NO及HC主要来自于尾气,NO_2及O_3主要为新生成的产物,而固态物PM2.5主要是二次颗粒物;随着反应时间增加,NO及HC体积分数下降,其下降速率与温湿度分别呈负相关及正相关,而NO_2,O_3体积分数及PM2.5质量浓度先迅速增加,后趋于平稳,且增长速率与湿度正相关;与温度相比,湿度对污染物浓度变化的影响更大;尾气与大气作用生成二次颗粒物的主要时段是最初的1.5 h,且尾气体积分数越高越有利于二次颗粒物的生成,柴油车在大气中形成的二次颗粒物多于汽油车.     

水内冷发电机定子的三维耦合传热分析

利用数值模拟法,分析排间绝缘和内孔堵塞对温度场的影响,探讨流场、温度场和线棒发热耦合的水内冷发电机定子线棒的三维传热。经模拟,发现堵塞一个内孔使出口最高温度升高约2.8℃,堵塞两个内孔,出口最高温度升高4.6～6℃,即堵塞的内孔数越多出口温升越高;相同堵塞情况下,排间绝缘导热系数从0.5 W/(m.℃)降到0.1 W/(m.℃),可使最高温度升高2～5℃,即排间绝缘导热系数越小,出口温升越高;被堵塞的内孔数相同时,位置集中比位置分散的温升要高2～6℃;模拟温度场和内热源对内孔堵塞的动态响应,发现温度场和内热源先呈上凸增长而后趋于稳定,排间绝缘的导热系数对响应时间无显著影响。