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.     

半固态轧制对沉积态7050铝合金显微组织的影响

在560～620℃下对喷射沉积态7050铝合金材料进行了半固态轧制实验,采用扫描电镜和能谱仪、X射线衍射仪考察了材料晶粒尺寸和第二相粒子的分布随重熔温度的变化规律,以及轧制过程中重熔温度和变形量对带材显微组织的影响,分析了半固态轧制的可行性.结果表明:喷射沉积态7050铝合金的晶粒长大激活能为70.5kJ/mol;当重熔温度由560℃增加到620℃时,材料的晶粒粗化速率由1.16μm3/s增加到76.06μm3/s,液相分数由3.7%增加到64.1%;第二相粒子的分布和数量对晶粒的粗化有抑制作用;喷射沉积态7050铝合金最佳的半固态轧制重熔温度为590℃;喷射沉积态材料在半固态轧制成形时,形变的主要作用是致密化材料、破碎晶粒、促使动态再结晶的发生.     

导流片对90°矩形弯管内粒子沉积的数值分析

采用数值模拟的方法研究分析了工程中常用的水平弯管在设置导流片与否的情况下,管内气流特征和粒子在其内壁面的沉积规律。结果表明,导流片的设置使管道流场更加均匀,不同风管尺寸和管内流速时,弯管内粒子沉积速度的空间分布相似。内侧内壁面粒子沉积速度与风管宽度、管内流速均呈正相关;外侧内壁面粒子沉积速度随风管宽度增加而减小,随管内流速增加而明显增大。利用模拟的64个工况数据,提出了4类弯管内、外侧内壁面平均粒子沉积速度预测公式,为预测弯管内壁面沉积量、确定风管清洗必要性提供了理论依据。     

喷水降低柴油机排气温度的试验研究

在发动机后处理过程中,为了防止柴油机颗粒捕集器再生后的高温排气损坏选择性催化还原载体的活性,需对再生后的高温排气进行降温处理。本文利用水的蒸发吸热能力,在一台满足国Ⅳ排放标准的云内柴油机上进行高温排气喷水降温试验,研究了排气流量及喷射策略对降温效果的影响。试验结果表明:排气流量为250 kg/h下的降温幅度与降温速率均较大,因而可选用在大排气流量时进行再生,通过喷水降低再生后的排气温度。喷射时间间隔为100 ms与200 ms下的温度变化规律基本一样,但近管道壁面位置处冷却水雾化较差。可采用在喷嘴下游安装混合器的方法,改善冷却水的雾化状态,达到较好的降温效果。     

尿素连续包合纯化亮斑扁角水虻油脂中不饱和脂肪酸

以亮斑扁角水虻油脂为原料,采用尿素包合法对油脂进行分离与纯化。通过考察尿素/混合脂肪酸、乙醇/尿素、包合温度、包合时间、包合次数等因素对不饱和脂肪酸纯度及收率的影响,确定最佳分离条件。结果表明:当m(尿素)∶m(混合脂肪酸)为2∶1、V(乙醇)∶m(尿素)为8∶1、包合温度为0℃、包合时间为18 h、连续包合次数为3次时,不饱和脂肪酸的质量分数由42.20%提高到80.89%,收率为36.33%。     

柴油机SCR系统尿素水溶液的喷雾特性

通过建立柴油机SCR后处理系统的UWS喷射雾化模型,综合考虑UWS液滴在排气管道中的湍流扰动、变形、破碎、碰撞聚合和碰壁反弹等一系列理化过程,研究UWS的喷雾雾化分解特性,分析了喷嘴喷射压力、喷孔喷射角度α、喷雾锥角β、喷嘴偏置角度θ和排气管径长比对UWS液滴分解的影响.结果表明:喷射压力过小时,UWS液滴将呈液柱或大液滴状,喷射雾化效果差,NH_3平均体积分数随喷射压力的增大呈线性增大;α对UWS分解有显著影响,随着α的增加,NH_3平均体积分数升高;β对NH_3均匀性系数影响显著,随着β的增大,排气管内壁面附近NH_3的分布更加均匀;随着θ的增大,NH_3平均体积分数不断增大,但其均匀性系数急剧下降;NH_3平均体积分数随排气管直径的增大而减小,后逐渐趋于平缓.     

应用SCR后处理实现车用柴油机国IV排放

 选择性催化还原（SCR）技术是实现柴油机超低NOx排放最有效的后处理方法之一。本研究采用一台电喷单体泵柴油机,通过燃烧优化使PM排放满足国IV排放要求。为降低原机较高的NOx排放,采用开环控制策略开发一套电控单元控制尿素溶液喷射,通过将32.5%的尿素溶液定量喷射到排气管,提供还原剂,与柴油机排气中的NOx发生选择性还原反应,生成N2和H2O,实现降低NOx排放的目的。由于选择催化还原方法的NOx转化效率高,通常采用开环控制即能实现国IV排放。本研究通过标定实验获得发动机的原机NOx排放、排气温度、排气流量、单位尿素溶液流量的NOx降低量等脉谱,并将其写入电控单元。通过这些脉谱和当前的发动机转速、负荷信号及催化器进出口的温度信号,电控单元可计算出当前工况需要的尿素喷射量。采用该方法,在稳态和瞬态循环工况,研究了SCR后处理的NOx转化效率、氨泄漏及尿素溶液消耗量特性。结果表明,稳态循环ESC、瞬态循环ETC中,NOx平均转化效率分别达到65.2%、65.3%,氨排放小于5ppm;可溶性有机成分（SOF）,实验表明,PM减少主要是由于SOF在氧化单元中发生氧化反应;对ETC循环中尿素消耗量的分析表明,采用本研究开发的尿素溶液计量单元及配套本实验使用的发动机的柴油车,运行100km大约消耗32.5%尿素溶液2L。     

对置活塞二冲程汽油机分层稀燃组织研究

结合对置活塞二冲程汽油机缸径小、冲程长的特点,提出了进排气侧非对称喷雾方式,并采用AVL-Fire软件对喷雾方向进行优化,实现全负荷工况下的缸内均匀混合;同时研究了部分负荷工况下二次喷射对分层混合气形成和稀燃组织的影响.结果表明,进气侧喷射角增大有利于提高缸内混合气的均匀度,排气侧喷射角增大会导致燃油蒸发率降低;二次喷油比例影响分层混合气浓稀区的分布,二次喷油时刻影响缸内混合气稀区的均匀性.当进气侧喷射角为30°、排气侧喷射角为15°时,选择第一次喷油时刻为220℃ A,第二次喷油时刻为270℃ A且二次喷油比例为20%,可有效组织混合气分层.在部分负荷工况下,采用分层稀混合气相比均匀稀混合气的火焰发展期缩短约30%,快速燃烧期缩短约15%.      

H型翅片管换热器烟气低温腐蚀影响因素实验研究

为研究换热器的低温腐蚀,搭建了换热器烟气低温腐蚀实验台。实验台可模拟烟气环境并实现多种因素的定量控制。以工业余热回收中常用的H型翅片管为对象,进行了H型翅片管换热器烟气低温腐蚀影响因素的实验研究。观察并分析了H型翅片管在不同壁面温度下的表面形貌变化以及腐蚀产物,得到了不同烟气流量、烟气温度、烟气酸体积分数以及壁面温度对应的酸沉积速率。结果表明:壁面温度低于水蒸气露点时腐蚀较为严重,腐蚀机理为吸氧腐蚀;烟气流量、烟气温度、烟气酸体积分数以及壁面温度对酸沉积速率均有不同程度的影响;随着烟气酸体积分数从10×10~(-6)增加到50×10~(-6),酸沉积速率从2.50×10~(-7) mol·m~(-2)·s~(-1)近似线性增加到7.03×10~(-7) mol·m~(-2)·s~(-1);随着壁面温度从80℃降低到50℃,酸沉积速率从3.06×10~(-7) mol·m~(-2)·s~(-1)增大到1.75×10~(-6) mol·m~(-2)·s~(-1),当壁面温度继续降低时,沉积的酸一部分被冷凝水带走,导致测得的酸沉积速率减小;酸雾的生成和黏附对酸沉积速率有较大的影响。研究结果对开发抗低温腐蚀技术、改善烟气余热利用系统提供了实验基础。     

水平环缝内冷水自然对流换热过程的数值模拟

为了解水平环缝内冷水自然对流换热过程的基本规律,利用有限容积法进行了二维数值模拟,环缝外壁为0℃,内壁温度为1~10℃。结果表明,在计算范围内,内壁面的平均表面传热系数随环缝宽度的增大先减小、而后略有增大,随内壁半径的增大而单调减小;当温差小于4℃时,平均表面传热系数随温差的增大而增大,而超过4℃后,随温差的增大而减小。采用逐步线性回归方法,得到了内壁传热关联式。     

低排温条件下混合器本体温度对尿素雾化效果的影响

为了改善柴油机低排温(200℃)下尿素雾化效果不好的问题,本文研究了柴油机低排温条件下混合器本体温度对SCR系统的影响。基于云内4102柴油机,在1 200 r·min^-1、20%负荷条件下,运用计算流体动力学(CFD)技术进行数值模拟。通过对比2种混合器的压降、迹线、混合器上壁面液膜分布情况,选取更适合的混合器类型。通过改变混合器的本体温度,来对比分析不同温度的混合器对壁面液膜和催化器前端NH₃均匀性系数的影响。研究结果表明：混合器本体温度的变化对于液膜的形成影响较大,混合器本体温度从100℃升高到200℃时,混合器上液膜区域明显减少。混合器本体温度的升高对NH₃均匀性系数有显著影响。随着混合器本体温度升高,NH₃均匀性系数明显升高,且随着温度的不断升高,NH₃均匀性系数越来越接近1。使混合器保持合适的温度,能够有效提高尿素的雾化效果和NH₃均匀性系数。     

柴油机微粒捕集器微波再生模糊综合评价

为深入研究柴油机微粒捕集器的微波再生机理,基于模糊综合评价法,结合层次分析主观赋权法与熵值赋权法,建立了柴油机微粒捕集器微波再生系统的两级模糊综合评价模型,完成了微波功率、微粒沉积量、排气温度、排气氧含量、排气质量流量对再生效率、再生时间、再生峰值温度及再生性能权重的定量分析,并得到了各因素取不同值时的再生性能评价结果.研究表明:排气温度对再生效率与再生时间的影响最大,权重分别为0.470 1与0.536 1;微粒沉积量对再生峰值温度的影响最大,权重为0.424 4;再生效率在再生性能中所占权重最大,为0.6162.     

添加PAM对剩余污泥共厌氧消化的影响

考察了含聚丙烯酰胺(PAM)剩余污泥在3种温度下与酒精糟液共厌氧消化的运行及厌氧污泥性质.结果表明:与没有添加PAM的共厌氧消化相比,当PAM与剩余污泥中总固体的质量比w为10 g·kg-1时,在35、45、55 ℃下共厌氧消化后污泥的日产气量分别减少了32.2%、31.6%和29.8%;当w为20 g·kg-1时,日产气量分别减少了41.7%、36.9%和47.4%.在同一种温度下,随着PAM添加量的增加,化学需氧量、总固体、挥发性固体的去除率逐渐减小,污泥黏度不但受到温度的影响,而且要受到PAM添加量的影响.当w为40 g·kg-1时,与低混合搅拌强度下的产气量相比,55 ℃时高混合搅拌强度下的产气量增加最大,35 ℃和45 ℃时产气量增加并不明显.沉淀性能最好的是35 ℃下厌氧消化污泥,沉淀性能最差的是55 ℃下厌氧消化污泥.     

航空煤油RP-3热裂解结焦流动换热特性实验研究

为了掌握超燃冲压发动机再生式热防护结构中结焦对传热的影响,在压力为3MPa,质量流量为0.5g·s~(-1),热流密度分别为325、365和374kW·m~(-2)的实验条件下,对Φ3mm×0.5mm的高温合金钢管内航空煤油RP-3热裂解结焦过程的流动和换热特性进行了研究,并比较了结焦前后管内对流换热特性的差异。结焦过程中试验件压降出现了突然降低的现象,随着结焦反应的进行,试验件外壁面温度在逐渐降低。分析得知:结焦是不稳定的过程,伴随着结焦产物的沉积与脱落,壁面温度越高结焦速率越快;结焦会在管道内壁形成多孔结构层,当近壁处流体温度接近或高于拟临界温度时,多孔层将会使超临界"拟沸腾"换热得到强化,然而当近壁处流体温度低于"拟沸腾"所需温度时,结焦层的热阻效应使传热发生恶化。     

工艺参数对Ni-SiC纳米复合镀层沉积速率的影响

用电沉积的方法在铜表面制备了Ni-SiC纳米复合镀层,研究了不同的工艺参数,包括阴极电流密度、镀液中纳米SiC悬浮量、镀液pH值、镀液温度和搅拌速度对复合镀层的沉积速率的影响。结果表明:在实验电流范围内,镀层的沉积速率随着阴极电流密度的增大呈线性上升的趋势;随着镀液中纳米颗粒悬浮量、镀液pH值及搅拌速度的增大而增大,当达到一定值时,又开始下降;随着镀液温度升高,逐步降低。最佳参数为:不烧焦镀层前提下的最大电流,纳米颗粒体积质量为5 g/L,pH值3.5～4.0,温度30℃,搅拌速度为中高速。     

喷射式热泵系统的能量分析及分析

建立一维喷射热泵(EHPC)系统热力学模型,以R245fa为制冷剂,采用能量分析和分析相结合的方式,分析设计工况的变化对喷射器及系统性能的影响.计算结果表明:当发生温度升高时,喷射系数及系统热效率(COP_h)增大,效率降低;当蒸发温度升高时,喷射系数和COP_h,效率均增大;当冷凝温度升高时,喷射系数和COP_h减小,效率升高;该系统适宜的工作范围为蒸发温度-15℃以上、冷凝温度45℃以下.     

氯化钛白氧化反应器壁结疤机理

利用预燃烧直管反应器,研究氯化钛白氧化反应器内的结疤机理。氧化反应器内结疤支要起因子氧化过程生成的超细TiO2颗粒在反应器壁的沉积和烧结,反应器壁面温度越高结疤速率越快。当反应器壁面温度较低时,靠近壁面为ＴiO2颗粒堆结层,而告气体相主体的疤层发生了部分烧结。反应温度升高、反应物浓度增大时,结疤速度增大;壁面状态对结疤速率影响不大。     

喷射沉积AlFeVSi合金热暴露过程中相转变与沉积态组织特点

采用喷射沉积工艺制备快速凝固AlFeVSi合金薄片和沉积管坯,通过示差热分析、X射线衍射分析、金相显微组织观察、透射电镜组织观察、硬度测试等检测手段,研究了喷射沉积AlFeVSi合金快凝薄片在高温热暴露过程中的相变和组织演变规律,并分析了喷射沉积AlFeVSi合金坯组织特点。结果表明,喷射沉积AlFeVSi快凝薄片基本上为呈微胞状的过饱和α-Al固溶体。加热温度低于500℃时,在高温热暴露过程中微胞状结构发生分解,α-Al过饱和固溶体脱溶,形成α-Al Al12(Fe,V)3Si(bcc,a≈1.260 nm)弥散颗粒的分解产物,当温度高于500℃时,Al12(Fe,V)3Si颗粒粗化聚集,并以独立形核长大的方式生成θ-Al13Fe4块状相。随着热暴露温度升高,喷射沉积AlFeVSi合金薄片的硬度呈下降趋势。喷射沉积AlFeVSi坯主要由α-Al固溶体和Al12(Fe,V)3Si颗粒组成,但也存在少量含粗大片状或块状相的非快速凝固组织。     

沉积温度对磁控溅射镀钌薄膜微观结构和附着力的影响

采用中频磁控溅射技术在钼圆片表面镀覆钌薄膜,通过X射线衍射仪、扫描电镜、平整度仪、宏观浸蚀试验和百格测试等对镀层进行表征和检测,研究不同沉积温度对薄膜微观结构和附着力的影响。结果表明,随着沉积温度由室温升至200℃,钌薄膜的表面平整性和致密性逐步改善,附着力得以提高;200℃沉积薄膜的膜/基结合力最大,其微观结构、致密性等也均达到最优;但当沉积温度进一步提高到300℃时,钌薄膜的表面起伏反而增大,附着力有所下降。     

沉积温度对TiN/SiN_x多层膜结构及力学性能的影响

采用反应磁控溅射方法,在不同沉积温度条件下制备了一系列多晶TiN/SiNx纳米多层膜,并用X射线衍射仪（XRD）、X射线反射仪（XRR）及纳米压痕仪（Nanoindenter）表征了材料的微观结构及力学性能。结果表明,沉积温度对多层膜的界面结构、择优取向及力学性能有显著影响：当沉积温度为室温时,多层膜的界面较高温条件下粗糙;而多层膜的择优取向在沉积温度为400℃时呈现强烈的TiN（200）织构;多层膜的硬度及弹性模量在室温至400℃温度范围内变化不大。