基于荷電凝并裝置的柴油機(jī)試驗(yàn)分析及耦合DPF的應(yīng)用研究.pdf

1、柴油機(jī)微粒捕集器（DPF, Diesel Particulate Filter）是當(dāng)前控制柴油機(jī)微粒排放效果最好的后處理技術(shù)之一，但是對(duì)于捕集微納米顆粒物還存在一定缺陷。以控制柴油機(jī)微納米顆粒物數(shù)量為目標(biāo)的荷電凝并技術(shù)是一種促進(jìn)顆粒物發(fā)生凝聚，并使顆粒物粒徑生長(zhǎng)的一種手段，是國(guó)內(nèi)外氣溶膠領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但在柴油機(jī)排氣顆粒物控制領(lǐng)域應(yīng)用較少，因此開展荷電凝并技術(shù)的工作機(jī)理及性能研究有較高的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　基于電暈放電基本理

2、論與荷電凝并機(jī)理，制作了一套線筒式荷電凝并裝置，搭建柴油機(jī)排氣顆粒物荷電凝并系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)慣性沖擊式采樣器（MOUDI）對(duì)荷電凝并前后的柴油機(jī)顆粒進(jìn)行采樣，分析顆粒物的荷電性能及凝并效果，并采用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)荷電凝并前后的顆粒形貌進(jìn)行觀察分析。在荷電直流電壓-15kV，排氣流量35L/min時(shí)，顆粒物具有明顯荷電效果。采用預(yù)荷電能有效地提高顆粒物的凝并效果，交流電壓強(qiáng)度6kV時(shí)凝并效果達(dá)到最佳。柴油機(jī)三種轉(zhuǎn)速下荷電凝并后的

3、顆粒物粒徑分布曲線明顯右移，質(zhì)量中位徑均由0.78μm升高至1.4μm，粗粒子態(tài)顆粒物質(zhì)量比率分別上升13.9％、15%和11.6%。SEM分析發(fā)現(xiàn)荷電凝并前后柴油機(jī)顆粒形貌存在明顯差異，原機(jī)工況下顆粒形貌呈大面積塊狀分布，粒子結(jié)合緊密；荷電后為鏈狀分支疏松結(jié)構(gòu)，排列分散；凝并后的顆粒呈更為明顯的大型團(tuán)簇狀分布，團(tuán)聚體粒徑增大。
　　本文開展了荷電凝并裝置耦合DPF的應(yīng)用研究，分析DPF加裝荷電凝并裝置對(duì)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性和排放性能的影

4、響。通過(guò)透射電鏡（TEM）對(duì)荷電凝并裝置耦合DPF前后排氣中的顆粒進(jìn)行表征獲取其微觀形貌特性。運(yùn)用圖像處理方法，計(jì)算荷電凝并裝置耦合DPF前后顆粒物的分形維數(shù)。研究結(jié)果表明，DPF加裝荷電凝并裝置后，持續(xù)運(yùn)行3000s時(shí)壓降下降0.3kPa，燃油消耗率降低約2%，高負(fù)荷時(shí)煙度下降明顯，過(guò)濾效率提高3.1%。TEM分析表明，荷電凝并后，凝聚粒子重疊和堆積現(xiàn)象明顯加重，結(jié)構(gòu)更加緊密。再經(jīng)過(guò) DPF后，顆粒呈小型團(tuán)狀分布，輪廓更加明顯，石墨化