480q柴油机scr催化器的结构优化【字数：13864】
现在，人们越来越重视空气污染问题,氮氧化物和颗粒物是柴油机排放大气污染物的主要成分[1]。因此，如何处理柴油机排放的污染物成为一个关键问题。由于在实际运行中采用实际的运行试验方法，会消耗大量的人力物力，因此采用数字仿真的方法，并采用Fluent软件进行仿真分析。具体操作步骤如下（1）利用CATIA三维绘图软件建立了催化转化器的三维模型，并对模型边界进行了定义和网格划分。利用FLUENT软件对催化转化器内部的流体动力学进行了模拟分析。（2）对膨胀机锥角参数和催化剂载体长度进行了模拟分析。研究了不同结构参数下催化剂内流场的压力损失和速度变化。最后，载体的长度为345mm，扩张管的角度为90度。
目录
1.绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2柴油机NOx处理技术 2
1.2.1脱硝前处理技术 2
1.2.2脱硝后处理技术 3
1.3 SCR国内外研究现状 4
1.3.1 国外的发展和研究现状 4
1.3.2 国内研究现状 5
1.4本文主要研究内容及需要解决的问题 6
1.4.1 主要研究内容 6
1.4.2 要解决的问题 7
2.SCR系统工作原理和设计方案 8
2.1 SCR系统工作原理 8
2.2数值模拟的优点 9
2.3催化器结构设计方案 9
2.4 本章小结 12
3.SCR催化器的模拟计算与分析 13
3.1 模型的前处理 13
3.1.1定义边界条件 13
3.1.2定义块 13
3.1.3设置边界网格尺寸 13
3.2 FLUENT的求解设置 14
3.2.1 Materials的设置 14
3.2.2 Models的设置 14
3.2.3 Boundary Conditions 15
3.3 数据分析与计算 16
3.3.1 反应器截面直径的确定 16
3.4数据分析与模拟计算 17
3.4.1载体长度部分 17
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
4.2 反应器扩张管锥角部分 18
3.5 480Q的SCR催化器最终设计图 21
3.6 本章小结 21
4.总结与展望 22
4.1总结 22
4.2展望 22
致谢 23
参考文献 24
1.绪论
1.1 课题背景及意义
改革开放以来，随着我国经济的快速发展，人民生活水平显著提高，汽车保有量迅速增长。柴油机具有压燃、压缩量大、发热量高的特点，具有广阔的发展前景，可广泛应用于许多领域。同时，汽车排放的污染物对人体健康的危害也越来越大。氮氧化物是主要的大气污染物之一，也是柴油机排放的主要污染物。减少氮氧化物排放的主要途径有两种：一种是优化燃烧+SCR路线，另一种是EGR+DOC+EPFL路线。其中选择性催化还原（SCR）技术符合我国国情。
目前，面对日益严重的环境问题，中国环境保护部宣布将在2018年元旦结束前实施国家五级排放标准。与国家四级排放标准相比， 国家五级排放标准有更严格的排放要求。 目前，大多数发动机制造商都基于改进欧III发动机和后处理系统，如SCR或EGR。 SCR技术是欧洲国家的主流技术路线，几乎所有欧洲内燃机车都采用这种技术。
因为国家四级排放标准的实施阶段接近成熟的SCR技术。该引擎不需要任何技术修改，开发成本相对较低，这将大大降低OEM升级成本和周期。因此，SCR目前是符合国家五级排放标准的主流技术。使用SCR技术，可以优化燃烧系统和燃料喷射系统，并且可以减少油耗。选择性催化还原（SCR）技术基于发动机内部净化技术和排气后处理系统，可以大大减少汽车尾气中氮氧化物的排放。SCR系统用于控制柴油机的后排气处理装置。将尿素溶液注入排气管中并在高温下分解成氨和二氧化碳。在催化剂的作用下，与氮氧化物的还原反应可以减少为氨和水，并且可以有效地减少污染物的排放。
SCR技术最初由Anger公司在20世纪50年代开发,从那时起，世界上出现了几种不同的SCR系统，例如康明斯综合排放控制系统，GrundfossTopsoe尿素SCR系统和使用尿素SCR催化剂技术的Dyke商用车。由于中国汽车工业起步较晚，一些企业依靠引进国外产品，而另一些企业则独立发展，如：Dowitz First汽车柴油机有限公司和Tenak有限公司共同开发SCR系统，国内大学也加入了SCR系统的研究。虽然SCR技术越来越成熟，但仍存在一些问题，如催化剂体积和反应温度，氨的泄漏，催化剂的效率等，这些都是影响SCR系统性能的主要问题。
为了设计和优化480Q柴油机SCR催化剂，本文介绍了国内外SCR技术的发展和SCR系统的工作原理。首先，设计了催化转化器的结构，选择了催化转化器的整体形式。改变载体的长度和膨胀管的锥角，并设定不同的结构参数。对SCR模型进行预处理后，采用FLUENT软件对不同结构参数和反应器膨胀管锥角的催化剂载体长度部分进行模拟分析。 在不同的结构参数下比较催化转化器的流动效率。目的是设计和优化480Q柴油机SCR催化剂的结构参数，提高480Q柴油机SCR系统的效率，减少污染物排放，达到更高的排放标准。
1.2柴油机NOx处理技术
1.2.1脱硝前处理技术
柴油机反硝化预处理技术主要用于柴油机，燃烧系统，进气系统和喷射系统。 通过降低燃料的硫含量，添加添加剂和使用天然气，二甲醚，酒精生物柴油等替代燃料，可以提高燃料的质量，并且可以减少PM和NOx的排放。采用高压喷射，优化燃烧室设计，改善喷射规律，延长喷射提前角，增加燃烧水量，改善进排气系统，提高压力，改善燃烧条件，排放PM和NOx 减少。
高压燃油喷射:燃油喷射系统是柴油机的核心之一，它使燃油和空气在完全接触后更充分燃烧，并减少PM和NOx的排放。 柴油机高压喷射系统分为三部分：高压共轨，单泵和泵喷嘴。其中，高压共轨喷射系统已在实践中得到广泛应用[2]。高压共轨喷射技术是一种在高压油泵，压力传感器和电子控制单元组成的闭环系统中完全分离喷射压力和喷射过程的燃料供应技术。
目录
1.绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2柴油机NOx处理技术 2
1.2.1脱硝前处理技术 2
1.2.2脱硝后处理技术 3
1.3 SCR国内外研究现状 4
1.3.1 国外的发展和研究现状 4
1.3.2 国内研究现状 5
1.4本文主要研究内容及需要解决的问题 6
1.4.1 主要研究内容 6
1.4.2 要解决的问题 7
2.SCR系统工作原理和设计方案 8
2.1 SCR系统工作原理 8
2.2数值模拟的优点 9
2.3催化器结构设计方案 9
2.4 本章小结 12
3.SCR催化器的模拟计算与分析 13
3.1 模型的前处理 13
3.1.1定义边界条件 13
3.1.2定义块 13
3.1.3设置边界网格尺寸 13
3.2 FLUENT的求解设置 14
3.2.1 Materials的设置 14
3.2.2 Models的设置 14
3.2.3 Boundary Conditions 15
3.3 数据分析与计算 16
3.3.1 反应器截面直径的确定 16
3.4数据分析与模拟计算 17
3.4.1载体长度部分 17
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
4.2 反应器扩张管锥角部分 18
3.5 480Q的SCR催化器最终设计图 21
3.6 本章小结 21
4.总结与展望 22
4.1总结 22
4.2展望 22
致谢 23
参考文献 24
1.绪论
1.1 课题背景及意义
改革开放以来，随着我国经济的快速发展，人民生活水平显著提高，汽车保有量迅速增长。柴油机具有压燃、压缩量大、发热量高的特点，具有广阔的发展前景，可广泛应用于许多领域。同时，汽车排放的污染物对人体健康的危害也越来越大。氮氧化物是主要的大气污染物之一，也是柴油机排放的主要污染物。减少氮氧化物排放的主要途径有两种：一种是优化燃烧+SCR路线，另一种是EGR+DOC+EPFL路线。其中选择性催化还原（SCR）技术符合我国国情。
目前，面对日益严重的环境问题，中国环境保护部宣布将在2018年元旦结束前实施国家五级排放标准。与国家四级排放标准相比， 国家五级排放标准有更严格的排放要求。 目前，大多数发动机制造商都基于改进欧III发动机和后处理系统，如SCR或EGR。 SCR技术是欧洲国家的主流技术路线，几乎所有欧洲内燃机车都采用这种技术。
因为国家四级排放标准的实施阶段接近成熟的SCR技术。该引擎不需要任何技术修改，开发成本相对较低，这将大大降低OEM升级成本和周期。因此，SCR目前是符合国家五级排放标准的主流技术。使用SCR技术，可以优化燃烧系统和燃料喷射系统，并且可以减少油耗。选择性催化还原（SCR）技术基于发动机内部净化技术和排气后处理系统，可以大大减少汽车尾气中氮氧化物的排放。SCR系统用于控制柴油机的后排气处理装置。将尿素溶液注入排气管中并在高温下分解成氨和二氧化碳。在催化剂的作用下，与氮氧化物的还原反应可以减少为氨和水，并且可以有效地减少污染物的排放。
SCR技术最初由Anger公司在20世纪50年代开发,从那时起，世界上出现了几种不同的SCR系统，例如康明斯综合排放控制系统，GrundfossTopsoe尿素SCR系统和使用尿素SCR催化剂技术的Dyke商用车。由于中国汽车工业起步较晚，一些企业依靠引进国外产品，而另一些企业则独立发展，如：Dowitz First汽车柴油机有限公司和Tenak有限公司共同开发SCR系统，国内大学也加入了SCR系统的研究。虽然SCR技术越来越成熟，但仍存在一些问题，如催化剂体积和反应温度，氨的泄漏，催化剂的效率等，这些都是影响SCR系统性能的主要问题。
为了设计和优化480Q柴油机SCR催化剂，本文介绍了国内外SCR技术的发展和SCR系统的工作原理。首先，设计了催化转化器的结构，选择了催化转化器的整体形式。改变载体的长度和膨胀管的锥角，并设定不同的结构参数。对SCR模型进行预处理后，采用FLUENT软件对不同结构参数和反应器膨胀管锥角的催化剂载体长度部分进行模拟分析。 在不同的结构参数下比较催化转化器的流动效率。目的是设计和优化480Q柴油机SCR催化剂的结构参数，提高480Q柴油机SCR系统的效率，减少污染物排放，达到更高的排放标准。
1.2柴油机NOx处理技术
1.2.1脱硝前处理技术
柴油机反硝化预处理技术主要用于柴油机，燃烧系统，进气系统和喷射系统。 通过降低燃料的硫含量，添加添加剂和使用天然气，二甲醚，酒精生物柴油等替代燃料，可以提高燃料的质量，并且可以减少PM和NOx的排放。采用高压喷射，优化燃烧室设计，改善喷射规律，延长喷射提前角，增加燃烧水量，改善进排气系统，提高压力，改善燃烧条件，排放PM和NOx 减少。
高压燃油喷射:燃油喷射系统是柴油机的核心之一，它使燃油和空气在完全接触后更充分燃烧，并减少PM和NOx的排放。 柴油机高压喷射系统分为三部分：高压共轨，单泵和泵喷嘴。其中，高压共轨喷射系统已在实践中得到广泛应用[2]。高压共轨喷射技术是一种在高压油泵，压力传感器和电子控制单元组成的闭环系统中完全分离喷射压力和喷射过程的燃料供应技术。
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