催化型微粒捕集器辅助再生性能和碳烟分布特点研究

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1、天津大学硕士学位论文催化型微粒捕集器辅助再生性能和碳烟分布特点研究ResearchonthePerformanceofAssistedRegenerationandSootDistributionFeaturesofCatalyzedDieselParticulateFilters学科专业：动力机械及工程研究生：何丽指导教师：李志军教授天津大学机械工程学院2017年12月摘要本文通过研究非对称结构的催化型DPF(DieselParticulateFilter)，得到了最佳非对称比，研究了催化再生性能，并对碳烟在孔

2、道和壁面内的分布特点和影响因素做了相应的分析，对增大碳烟容载能力、延长捕集器寿命以及后处理系统的耦合研究具有重要意义。首先利用验证的模型，对比不同条件下的压降得到最佳非对称比，结果表明，一定条件下，不同碳载量下的最佳非对称比为1.4。排气流量较高时，最佳非对称比为1.4，排气流量较低时，最佳非对称比为1.3。0g/L碳载量条件下，温度低于345°C时，最佳非对称比为1.4，温度高于345°C时，最佳非对称比为1.3；而在6g/L碳载量条件下，最佳非对称比为1.4。不同氧浓度条件下，碳载量为0g/L和6g/L时最佳

3、非对称比均为1.4。不同NO2浓度时，0g/L碳载量下最佳非对称比为1.3，6g/L碳载量下最佳非对称比为1.4。虽然不同条件下的最佳非对称比不同，但是在本文的研究条件下其范围可以确定在1.3-1.4之间。通过对CDPF被动再生性能和出口端的NO2/NOx的研究发现，CDPF入口温度在330°C左右碳烟沉积速率和氧化速率相等，达到平衡。对比不同温度下其他参数对辅助再生性能的影响结果发现，温度对再生速率的影响占主导地位，再生速率在低温和高温时基本不随其他参数变化。排气温度为330°C时，沉积速率和氧化速率平衡时其他

4、参数的数值分别为：空速11.8s-1，O2浓度15%，NO2浓度60ppm。基于本文的计算工况，CDPF出口端NO2/NOx的范围为0.20-0.65。进口温度增加，NO2/NOx先增加后减少，在300°C左右NO2/NOx达到最高；NO2/NOx随着空速的增大而减小；随着NO2、O2、NO2/PM的增加，NO2/NOx随之增加，其中对CDPF出口端NO2/NOx影响程度：O2>NO2/PM>NO2。最后研究了CDPF的碳烟分布特点及其影响因素。碳烟分布特点：壁面层碳烟先急剧上升到某一峰值后缓慢减少；滤饼层碳烟厚

5、度两端高（孔道后端厚度略高于前端）、轴向无量纲位置x=0.3左右最低。随着排气参数（温度、流量、氧浓度、NO2浓度）的增大，壁面碳烟量减少；排气流量的增大会使滤饼层碳烟最低点逐渐向前端移动。结构参数（长径比、进出口孔径比、孔密度）对滤饼层碳烟分布均匀性影响较大，随着各参数的增大，滤饼层碳烟分布趋于不均匀，其中孔密度的变化对滤饼层碳烟分布影响最大，孔密度的增大会使最低点位置向后端移动；进出口孔径的增大使最低点位置向前端移动。关键词：催化型微粒捕集器，非对称比，压降，碳烟分布，不均匀度IABSTRACTInthisp

6、aper,theoptimalasymmetryratiowasresearchedbasedontheasymmetricalstructureCDPF,andthentheoptimalasymmetryratiowasappliedtostudythecatalyzedregenerationperformance,finallythesootdistributioninthechannelandwallwereanalyzed.Theresultsarebeneficialtoincreasethesoo

7、tcapacity,extendthelivesoffiltersandcouplewithdifferentafter-treatmentsystems.Firstly,theoptimalasymmetryratiowasresearchedbycomparingpressuredropunderdifferentoperationconditionsthroughthevalidatedmodel.Theresultsshowthat,theoptimalasymmetryratiois1.4underdi

8、fferentsootloading.Whentheexhaustflowisrelativelyhigh,theoptimalasymmetryratiois1.4,andtheoptimalasymmetryratiois1.3whentheflowisrelativelylow.At0g/Lsootloading,theoptimalasymmetryratiois