柴油機微粒捕集器微粒捕集及熱再生的模擬研究.pdf

1、柴油機微粒捕集器(DPF, Diesel Particulate Filter)是當前控制柴油機微粒排放效果最好的后處理技術之一，隨著排放法規(guī)對微粒排放越來越苛刻的要求，DPF將成為未來降低微粒排放的必需技術手段。我國DPF研究與應用起步較晚，技術尚不成熟，DPF離實用產(chǎn)業(yè)化還有一段距離。本文采用數(shù)值模擬的方法對DPF的捕集和熱再生性能進行了研究，從而節(jié)省傳統(tǒng)DPF車載試驗所需的成本和時間，且為進一步的DPF推廣應用提供理論指導。

2、>　　本文應用AVL FIRE軟件建立了DPF三維仿真模型，結合試驗數(shù)據(jù)驗證了模型的正確性。對DPF捕集過程的壓降特性和微粒沉積特點進行了分析，并通過改變進氣參數(shù)和載體結構參數(shù)研究了單一因素對捕集性能的影響規(guī)律。對加熱再生的溫度、微粒反應、O2濃度分布以及軸向溫度梯度進行了分析，并模擬分析了不同的加熱方案和載體結構參數(shù)對再生特性的影響。最后，就再生不完全問題提出了灰分模型，研究了灰分對再生特性的影響。
　　DPF捕集過程中，深床沉

3、積階段壓降增長速度明顯快于濾餅階段，而濾餅捕集階段的捕集效率則高。過濾體孔道進出口微粒沉積明顯較多，軸心位置處沉積微粒量要多于徑向外側(cè)。適當減小進氣流量和降低進氣溫度皆能改善過濾體捕集性能。同時，增大孔密度有利于改善捕集性能，對過濾壁厚度的選擇應保持適中。
　　DPF加熱再生時，微粒從過濾體前端向后端進行氧化燃燒，高溫區(qū)主要集中在過濾體后端，熱沖擊呈波浪式向后端傳遞，在過濾體前端2/5處出現(xiàn)最大溫度梯度。對再生預加熱因素的影響研究

4、表明:過快的加熱速率對過濾體會造成熱損傷，且再生效果差，增加最高加熱溫度有利于提高再生效率，最高加熱溫度控制在850K左右為最佳。在對過濾體結構參數(shù)因素影響研究時發(fā)現(xiàn)，過大的擴張角會引起較大的溫度梯度，造成過濾體熱裂損。過濾體長度應保持適中，孔密度在300孔/in2左右再生效果最佳，過濾壁厚度在0.3mm左右再生效果最佳。
　　灰分能提高過濾體再生溫度，促進DPF再生，但容易造成溫度過高導致熱損傷。溫度高于1173K會引起灰分燒結