化学链燃烧中燃料气体在CaSO4(010)表面吸附扩散特性的分子动力学模拟

以CaSO4为载氧体,采用分子动力学研究了化学链燃烧中不同温度时CO在CaSO4(010)表面的吸附扩散特性,并在反应温度为1173 K时与CH4、H2在CaSO4(010)表面的吸附扩散特性对比。结果表明：CO在CaSO4(010)表面的吸附为物理吸附,吸附强度随温度升高而减弱,吸附层与体相层的分层点为距离CaSO4(010)表面0.66 nm处;CO在xy平面方向的扩散能力随温度升高而上升,符合分子碰撞理论; CO吸附于CaSO4(010)表面的原因主要为静电作用所造成的弱相互作用。与CH4、H2相比,CO在CaSO4(010)表面的吸附能力最强,吸附层中含量最多;H2在xy平面方向扩散能力最强,体相层中体积占比最大;而CH4较弱的静电作用与H2较强的位阻作用导致了二者在CaSO4(010)表面吸附能力弱于CO。研究结果可为钙基载氧体的改进与优化提供理论基础。     

基于格子Boltzmann方法的柴油机SCR脱硝模拟

基于格子Boltzmann方法,对应用于柴油机的选择性催化还原(SCR)进行了介观尺度数值模拟。采用D2Q9模型描述速度场,D2Q5模型描述浓度场,通过耦合化学反应分析了空速比、催化剂孔隙率及颗粒半径对柴油机SCR脱硝效率的影响,并描述了介观尺度上SCR反应过程中的流动、扩散与反应现象。其中,空速比选取范围为10 000～50 000/h,催化剂颗粒半径选取范围为400～800μm,孔隙率选取范围为0.65～0.85。研究结果表明:气体在催化剂中会优先沿较宽的孔道流动和扩散,且在空速比增加时,孔隙较宽处的流速明显增加并降低NO转化率,因此,在催化剂生产中应保证孔隙的均匀性;当孔隙率增加时,计算域的入口处的NO质量分数降低得更快,但计算域的出口处NO质量分数更高,因此在布置催化剂时可考虑在入口布置孔隙率较大的催化剂;当催化剂半径增加时,降低了NO转化率,因此在催化剂生产中,应对焙烧温度进行控制,防止催化剂团聚。