低温等离子体转化NO的反应动力学研究.pdf

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1、第31卷第5期内燃机工程V01．31No．52010年1O月ChineseInternalCombustionEngineEngineeringOctober．2010文章编号：1000--0925(2010)05—0081--06低温等离子体转化NO的反应动力学研究吕保和，刘春辉，蔡忆昔(江苏大学，镇江212013)310105ResearchonReactionKineticsofNOConversionbyNon-ThermalPlasmaLVBao-he，LIUChun-hui，CAIYi-xi(

2、JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China)Abstract：TheconversionmechanismofNOintWOkindsofsimulateddieselengineexhaustgaswith0zandwithout02(N0+N2andNO+N2+02)inthedielectricbarrierdischargereactorwasanalyzedrespec-tively．ThereactionkineticsmodelofNOconversion

3、bynon—thermalplasmawasestablishedandusedforthereactionkineticssimulationofthechemicalprocessofNOconversion．Thereactionkineticsmodelisprovedtobereasonableandcorrectbycomparisonofcalculatedandexperimentaldatafromself-designeddielectricbarrierdischargenon-th

4、ermalplasmareactor．Themodelwasusedforsimulationresearchofothermainspe-ciesconcentrationinthereactionsystemandthetransferringcurvesofthesespeciesconcentrationwereob-tained．0概述摘要：针对含有和不合有o。的两种模拟柴油机尾气(NO+N：和NO+N：+O。)在介质阻挡放电反应器中脱除NO的机理进行了分析，建立了利用低温等离子体去除和转化NO

5、的反应动力学模型，并对处理N0的化学过程进行了反应动力学模拟，将模拟结果与自行设计的介质阻挡放电低温等离子体试验装置的试验数据-lJ进行对比，验证了该动力学模型的合理性和正确性，并利用该机理模型，对反应体系中其余主要反应物种的浓度进行了模拟研究，得到了这些物种的浓度随停留时间的变化曲线。关键词：内燃机；低温等离子体；介质阻挡放电；模拟尾气；反应动力学；动力学模拟Keywords：ICengine；non—thermalplasma；dielectricbarrierdischarge；simulatede

6、xhaust；reactionkinetics；dynamicssimulation中图分类号：TK411．5文献标识码：A低温等离子体净化汽车尾气时，可能发生各种类型的反应，既有氧化反应，又有还原反应，这主要取决于电子的平均能量、电子密度、气体温度、污染物气体分子浓度及其共存的气体成分等[2]。由于汽车尾气中有害物成分复杂，所以很多学者以模拟气体为研究对象，对其反应机理进行研究，提出了很多方案，但是由于反应机理很复杂，目前尚未真正形成统一的理论。本文针对柴油机尾气中的主要有害气体成分NO，根据已有的研究

7、基础，确定反应机理，建立动力学方程，并通过数值模拟与模拟尾气试验数据的对比对反应机理进行研究。1动力学模型的建立1．1反应过程的分析低温等离子体是使分子活化的有效方法，它能使几乎所有的分子激发、电离和自由基化，产生大量收稿日期：2009-02-17基金项目：国家自然科学基金资助项目(50776041)；江苏省汽车工程重点实验室开放基金资助项目(QC200407)作者简介：吕保和(1963一)，男．教授，主要研究方向为等离子体处理废气，E-mail：baohe@ujs．edu．姐。·82·内燃机工程2010

8、年第5期的活性基团和高能量的自由电子[3]。低温等离子体净化模拟汽车尾气时，放电产生的高能电子撞击尾气中的N。、0z等分子，使之离解为活性很强的原子。活性原子在气相化学过程中，与尾气中的NO作用，又会产生其他种类的活性物质，导致一系列复杂化学反应的发生。但由于在N0脱除过程中，中性物种一中性物种的反应起主导作用，因此，除了电子一分子的碰撞反应外，带电粒子的其他反应可以忽略。此外，由于放电阶段活性自由基和离子产生的时间与放电后发