低温等离子体降低柴油机微粒和NO_x排放试验研究

为降低柴油机微粒(PM)和NO_x排放,基于介质阻挡放电原理设计低温等离子体(NTP)发生器;利用NTP,对加装柴油机微粒捕集器的柴油机进行试验研究.结果表明:该工况下,柴油机微粒排放的粒径分布呈单峰分布,93%的微粒是超细微粒;柴油机微粒捕集器(DPF)对微粒数量的捕集效率约为93.8%;NTP活性气体通入后,与未通入NTP的DPF下游微粒的数量密度相比,DPF下游微粒排放的数量密度减小了68%,粒径尺寸在25.5~124.1nm减小幅度相对较大,约为80%,微粒的几何平均直径也有所减小;DPF和NTP活性气体双重作用可在降低微粒排放的同时降低NO_x排放;微粒数量密度减小98%,NO_x转化效率约为57%.     

微粒捕集器对高压共轨柴油机超细微粒捕集特性

针对高压共轨柴油机试验研究了不同转速及燃料种类下带催化剂涂层的微粒捕集器(DPF)安装前后的微粒粒度分布特征,分析了PDF对于不同粒径超细微粒捕集效率的影响规律。研究结果表明:燃用石化柴油和生物柴油(BTL)时,DPF安装前后微粒数量浓度分布曲线均呈双峰结构;DPF对微粒的捕集效率与发动机的转速及粒度分布特征相关,其对核态及超细微粒的捕集效果较好;中、小负荷工况下,DPF对超细微粒的捕集效率均达75%以上,随转速、负荷增加,对不同模态微粒的捕集效率降低,同时高捕集效率所对应的微粒粒径减小;与石化柴油相比,发动机燃用BTL时排气微粒中核态微粒所占比例较大,DPF具有较高的微粒捕集效率,尤其在大负荷工况下捕集效率明显高于石化柴油。     

柴油机燃油催化微粒后处理器性能与再生

在车用0#柴油中添入铁基燃油添加剂(FBC),在一台配置无涂敷碳化硅微粒捕集器(DPF)的CA6DL2-35E3高压共轨重型柴油机上对其排放微粒进行捕集加载与再生试验.试验结果表明:在ESC-13工况测试循环下,采用低含硫量的欧Ⅳ0#柴油可实现DPF微粒捕集效率达90%.再生过程DPF中轴线出口位置具有最高燃烧温度,为...     

基于分形理论的纤维材料微粒捕集器捕集效率模型

针对柴油机尾气微粒的分形特性,基于分形理论建立了纤维材料对尾气微粒的过滤效率数学模型,并证明了模型的正确性。应用该模型分析了纤维材料作为微粒捕集器过滤材料时的过滤机理、过滤效率和压降特性,研究了微粒分维数对过滤效率的影响。计算结果表明,柴油机尾气微粒的主要捕集机理为扩散和直接拦截,惯性机理的作用很小。纤维过滤材料对粒径为200～400nm的尾气微粒的捕集效率最低,为了提高这一尺寸范围微粒的过滤效率,应降低过滤流速、提高过滤温度以提高扩散机理的作用,并且减小过滤材料纤维直径、提高填充密度以提高直接拦截机理的作用。综合考虑材料捕集效率和压降,应尽量减小填充密度以降低压降,缩小材料纤维直径以提高捕集效率。     

基于正交试验设计的DPF再生特性影响因素研究

在柴油机微粒捕集器(DPF)的再生过程中,要保证DPF内压降损失、温度峰值及温度梯度不超过安全阈值.基于AVL FIRE软件建立DPF三维仿真模型,模型验证后对再生过程中DPF内部的轴向和径向碳烟沉积量变化和温度分布特性进行数值模拟研究;并应用正交试验设计方法,研究DPF入口温度、排气氧含量和初始碳烟量对再生特性的影响.研究表明:轴向越靠近后端剩余微粒沉积量越少,径向越靠近边缘剩余微粒沉积量越多;再生时,越靠近轴向后端壁面温度越高,越靠近径向边缘壁面温度越低;对DPF壁面温度峰值和剩余微粒沉积量影响程度最大的是入口温度,对压降损失峰值影响最大的是初始碳烟量.     

柴油机颗粒物捕集器再生性能仿真分析

基于GT-Power软件对柴油机颗粒物捕集器(DPF)再生性能进行仿真,分析不同流量、不同微粒担载量条件下DPF的再生性能,重点关注其过滤压降、载体温度、温度梯度和再生效率。结果表明:DPF的压降随着流量与微粒担载量的增加近似呈线性增加的趋势;再生过程中最高温度和最大的温度梯度都出现在载体末端;随着流量的增加,最高温度、最大温度梯度和再生效率呈现先增加后减小的趋势;随着担载量的增加,最高温度和最大温度梯度逐渐增加,而在较大担载量时增加逐渐趋于平坦,再生效率呈现先增加后减小的趋势。     

柴油机微粒捕集器喷油助燃再生系统的研制

柴油机尾气中的微粒是一种对人体和环境极其有害的排放物,微粒捕集器是有效的柴油机微粒排放后处理技术.该文针对目前微粒捕集器再生系统存在的系统复杂、可靠性差等缺点,该文提出了基于氧化型催化转换器、微粒捕集器、添加剂的喷油助燃催化再生方案,对控制单元的电路和具体控制方法作了详细的论述.台架实验和实际路测结果表明,该再生系统能...     

高温线板式静电除尘器颗粒捕集

建立高温线板式静电除尘实验系统,研究400~700℃烟气中的电晕放电、颗粒迁移和捕集规律.探究温度、电压、流速等关键因素对颗粒捕集效率和驱进速度的影响规律;分析温度变化对电晕放电和颗粒捕集的作用机制.温度上升会影响电子平均自由程、气体分子电离能、颗粒荷电量、颗粒所受电场力和黏性力,导致放电电压、颗粒捕集效率和驱进速度均有所下降.当温度从400℃上升到700℃时,最大运行电压从21.9kV下降到14.3kV;颗粒捕集效率从98.1%下降到68.2%;颗粒有效驱进速度从8.54cm/s下降到2.45cm/s.高温工况下的温度变化对电晕放电特性和颗粒捕集效率的影响较低温工况下产生的影响更为明显.烟气流速增大会降低除尘器对颗粒的捕集效率,但是颗粒驱进速度有所提高.700℃下,当烟气流速从0.15m/s上升到0.35m/s时,颗粒捕集效率从81.2%下降到64.5%,有效驱进速度从1.79cm/s增加到2.59cm/s.     

静电捕集柴油机排气微粒技术的研究

论述了柴油机排气微粒的危害性、控制此类微粒的重要意义及国内外研究现状,提出了采用高压脉冲直流电源的静电捕集装置来净化柴油机排气微粒的研究课题,经试验表明：此装置既能高效捕集柴油机尾气中的排气微粒,也对其HC、NOx有一定的净化作用,建立了微粒静电捕集效率计算的数学模型,得到了类似微粒静电捕集器的捕集效率的半经验公式。     

DPF反吹加热再生装置的开发研究

能源危机和环境污染是人类社会发展面临的重要课题.本文对柴油机主要排放污染物之一的碳烟颗粒(PM)进行了研究.介绍了我国柴油机的特点以及使用的现状.就我国高含硫柴油,采用碳化硅纤维无纺布材料制成的微粒捕集器DPF,使用LPG作为加热源,进行强制再生加热器的设计.为DPF反吹再生加热器的设计使用提供了一种技术路线.     

低温等离子体协同木纤维柴油机尾气净化器性能试验

为了控制柴油机尾气污染物排放,研制低温等离子体协同木纤维净化碳烟颗粒物(PM)和NO_x的尾气净化器,利用高压脉冲电晕放电产生低温等离子体,木纤维滤芯一方面作为纳米级CeO_2催化剂的载体,另一方面可以有效捕集PM。设计尾气净化器性能测试试验台,对净化器净化PM和NO_x的性能进行试验研究。以一定比例浓度的N_2、NO和O_2混合组成柴油机的模拟尾气,将PM提前加载于木纤维滤芯上,气体温度控制在100℃~230℃范围内。试验结果表明:木纤维可为催化剂提供良好的催化环境,催化剂对净化器净化PM和NO_x起到了催化促进作用;木纤维滤芯PM负载量的增加可提高净化器对NO_x的净化效率;净化器输入电压升高可增加其对PM和NO_x的净化效率。     

线管式热电子发射高温静电除尘器的数值研究

热电子发射式高温静电除尘技术是一种新颖的高温烟气净化方法,与传统的电晕式静电除尘技术不同,其以稀土钨制成的阴极在高温下发射电子的方式使烟气中的粉尘荷电,然后依靠电场力的作用将其捕集. 本文建立了线管式热电子发射式高温静电除尘器除尘过程数学物理模型,模型涵盖了颗粒荷电方程和颗粒浓度场. 利用MATLAB编写粉尘荷电量和除尘效率的计算程序,并进行数值计算,得到不同条件下粉尘荷电量和除尘效率,系统地研究了各种影响因素与除尘效率的关系,发现降低烟气进口流速、提高温度及收尘电压、减小除尘管半径,都可以提高除尘效率.     

柴油机颗粒捕集器再生过程仿真模拟

对柴油机颗粒捕集器(DPF)再生过程进行仿真模拟,研究再生过程中不同排气流量、不同孔密度、不同喷油量对DPF压降、温度及碳载量的影响,分析了不同因素对DPF再生过程的影响.结果表明:排气流量越大,过滤孔密度越小,再生反应的速度越快;排气管中喷入一定燃油可以促进DPF再生速度和再生质量;在DPF再生过程中,由于载体入口端...     

柴油机微粒捕集器缸内次后喷主动再生方法

利用台架试验研究了缸内次后喷(LPI)对柴油机动力性、燃油经济性以及排放性能的影响,分析了不同工况、不同后喷油量下柴油机氧化催化器(DOC)的升温特性,提出了采用缸内次后喷和DOC提高排气温度进行柴油机微粒捕集器(DPF)主动再生的方法。试验结果表明:在中低负荷工况(40%和50%负荷率)通过缸内次后喷能够显著提高发动机排气中的HC排放,促进其在辅助升温装置DOC内的氧化发热,提高DPF入口排气温度,满足DPF主动再生对高温的需求。研究结果对于优化DOC与DPF的匹配有一定参考价值,为DPF再生方法及其控制策略的确定提供依据。     

基于AVL-FIRE的GPF性能仿真研究

利用仿真软件FIRE对汽油机颗粒捕集器(GPF)的工作过程进行模拟,研究了进气流量、载体孔目数、尾气温度、载体长度等参数对GPF压降、过滤效率等工作特性的影响.结果表明:减小GPF的进气流量会有效地降低载体前后的压降;提高载体的孔目数,GPF的前后压降会变大,内部温度和流速会相应降低,但可以提高捕集效率;增加载体长度,可以提高捕集效率,但内部压降值和温度也会增大.     

高梯度磁场分离磁性微粒的试验研究

利用自行研制的永磁高梯度磁选机对1种赤铁矿和2种煤样的磁性微粒在梯度磁场中被磁介质捕集的过程进行了试验研究.试验过程中对不同磁性物质、不同粒径、不同磁介质填充率时磁介质对磁性颗粒的捕集效率进行测试.测试结果表明,在高梯度磁场分离磁性微粒的过程中,颗粒的捕集效率随颗粒粒径的增大而增大;颗粒磁性越强,捕集效率越高;增大分选腔中磁介质的填充率可以提高颗粒的捕集效率,但并非越大越好,存在一个合理的值,试验结果表明,当介质填充率为2.0%时较为合理.     

柴油机微粒捕集器灰分分布对其压降的影响评价

通过建立灰分分布对柴油机微粒捕集器(DPF)压降影响的评价函数,分析了孔道壁面厚度、孔道直径、灰分量、碳烟量以及孔道壁面、灰分滤饼层、碳烟滤饼层渗透率等变量不同时,灰分分布对DPF压降的影响。研究结果表明:灰分滤饼层渗透率相对于孔道壁面、碳烟滤饼层渗透率的大小决定了DPF压降随灰分分布变化的趋势;当孔道壁面与灰分滤饼层的渗透率比值A=0.1、孔道壁面与碳烟滤饼层的渗透率比值S=2时,灰分分布于进口孔道壁面DPF压降小;当A=10、S=2时,灰分分布于进口孔道末端DPF压降小;孔道壁面厚度、孔道直径、灰分量、碳烟量能够改变灰分分布对DPF压降影响的程度;评价函数能够有效评价灰分分布对DPF压降的影响,也为不同情况下应用不同的DPF再生方式提供了参考。     

柴油机微粒捕集器再生控制策略研究

该文针对目前柴油机微粒捕集器再生控制的难题,设计了改进的柴油机尾气后处理装置,分析再生过程并提出喷油助燃催化再生的控制策略.实验表明,在车载工况下,这种再生控制策略能够准确把握再生时机,有效控制了再生温度的上升速率,确保再生过程平稳快速完成.     

多孔介质微观结构对柴油机颗粒捕集器性能影响的模拟探究

为了优化柴油机颗粒捕集器的捕集、压降性能,本文基于孔径概率密度函数和孔隙率分布函数建立了二维柴油机颗粒捕集器孔道微观结构模型,考虑了拦截机理和扩散机理用以计算颗粒在过滤器中的沉积分布情况和捕集效率。计算结果表明:多孔介质微观结构和入口速度对颗粒捕集效率的影响与粒径有关,100 nm粒径颗粒随流速增大初始捕集效率降低最为明显,1 000 nm粒径颗粒在不同均匀性的过滤壁下的捕集效率差超过了30%;孔径分布函数方差越大,颗粒就会更多地分布在过滤壁前端,捕集效率也越高,但较大的孔径方差会导致捕集器的初始压降增大和捕集过程结束时的性能出现恶化。     

直流电晕放电等离子体去除室内空气微生物和颗粒物

采用针-孔式直流电晕放电等离子体净化装置处理室内空气,研究了能量密度、电源极性、电极间距等对微生物和颗粒物去除效率的影响,探讨了微生物和颗粒物去除的机制.结果表明:直流电晕放电等离子体对室内空气中不同粒径的微生物(0.65~2.1μm、>2.1μm)和粗颗粒物(TSP和PM10)有较好的去除效果,但对细颗粒物(PM2.5)去除效果不明显.对于颗粒物的去除,负直流电晕放电优于正直流放电;对于微生物的去除,正电流电晕放电优于负直流放电;放电等离子体去除真菌的效果优于去除细菌的效果.正、负直流电晕放电产生的等离子体组成不同和微生物耐等离子体氧化能力差异是导致上述现象的可能原因.相同条件下,电晕放电装置对颗粒物的去除率低于其对微生物的去除率,这与微生物粒子既能在放电电场中被捕集去除,也能在等离子体的作用下被灭活有关.