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车用尿素的内部流动特性

作者:更新时间:2018-10-16 09:44:21浏览次数:
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SCR催化器内部气流对车用尿素溶液雾化和液滴的分布有较大影响,同时由于液滴的蒸发和热解,排气温度也较大变化。SCR系统内部流动特征的获得一方面可以为实验验证提供数据,另一方面也可以比较直观地观察催化器内部流动,能够合理分析排气气流对车用尿素溶液液滴分布以及组分浓度分布的影响,还可了解内部流动损失,提出减少系统流动损失的合理的方案。不同工况下催化器内部流动趋势大致相同,本文仅分析了B50工况下的流场分布。

系统内部的速度,温度和压力分布影响不大,但由于蒸发和化学反应的热作用,对系统的温度分布影响较大,喷雾区域的温度有所降低。催化器与排气管连接为渐扩渐缩过渡,排气易在连接处发生壁面分离,从而在扩张段形成涡流现象。有研究表明当渐扩半锥角大于20°易发生壁面分离。

一方面,由于涡流的产生使催化剂前端的气体流速呈放射状分布,中间区域速度大于周围区域,气流对催化剂中间区域冲击大于周围,容易造成催化剂的应力变形和冷启动时的热应力变形,从而缩短催化剂寿命。另一方面,涡流会影响车用尿素溶液液滴的轨迹和还原剂的分布。

在催化器入口下侧涡流区,由于车用尿素溶液的蒸发和热解反应,温度降低较大,催化剂入口温度分布不均会导致SCR化学反应不均和催化剂的热稳定性变差,降低NOx转化效率与催化剂的耐久性。系统压降主要集中在催化剂役和催化器出口,整个流动区域的压力损失约为2.80kPa。催化剂入口段由于排气流冲击作用中心压力高于周围压力。

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