排气温度影响柴油机SCR尿素沉积物生成模拟研究

2018-07-11覃倩倩莫春兰黄文君段磊磊余俊波

装备制造技术 2018年5期

关键词：模型

覃倩倩，莫春兰，黄文君，段磊磊，余俊波

（广西大学机械工程学院，广西南宁530004）

选择催化还原SCR技术是目前降低柴油机NOx排放最有效的后处理技术之一，然而低温下尿素水溶液热解和水解就会伴随着诸如缩二脲、三聚氰酸等副产物的生成，造成严重的尿素沉积物堵塞催化剂孔道风险。目前，大多研究者都是借助仿真模拟手段，建立液膜模型，来对尿素的结晶进行现象级分析。Fang.[1]指出液膜表面的蒸发会进一步的降低壁面温度，增加了形成三聚氰酸等沉积物风险。Smith等[2]基于液膜分析和全瞬态流固耦合CFD结果后处理对液膜的路径、最初的足迹等进行预测。但使用液膜模型必须要配合瞬态模拟，增加了仿真计算时间。且液膜模型仅仅是从物理现象上来评估SCR系统排气管、催化剂口等处出现尿素结晶的可能性，并没有模拟出缩二脲、三聚氰酸等尿素结石的形成过程，因而不能从微观层次探究完整的尿素沉积物生成规律。

本文为了从微观层次探究详细的尿素沉积物生成规律，新构建了一个详细的尿素分解化学反应动力学模型。利用STAR-CCM+软件，导入尿素热解水解的总包和详细反应机理，对尿素在喷射点到催化器入口前端间的排气管路中的分解过程进行稳态数值模拟，得到不同温度下催化器入口处的NH3摩尔分数以及沉积物生成规律，从而为研究柴油机SCR系统后续研究提供依据。