基于STAR-CCM+的30000 t散货船水阻力计算

考虑到船舶数值模拟过程中的不同的计算策略对于船舶阻力精确度影响不同,对STAR CCM+软件仿真过程中影响较大的几种影响因素进行对比分析,探讨了30 000 t散货船在不同计算区域、网格密度以及湍流模型等条件下船舶阻力的变化情况。结果表明,相比减少网格基础尺寸,适当的增加计算区域,可以在保证计算精度的情况下,减少计算时长,推荐采用SST K-Omega湍流模型进行仿真计算。提出的计算策略仿真误差在5%以内,满足实际的工程设计需要,是一种较为可靠的船舶阻力数值模拟方法,可为今后散货船静水阻力数值计算提供参考。

船舶尾气污染物排放控制研究进展

船舶柴油机排放的SO_x、NO_x、颗粒物(PM)等尾气污染物给人类生活环境和身体健康带来很大危害,对港口城市而言,这一情况更加严重。随着人们对环保的重视,各项环保法规越来越严格,船舶尾气污染物的排放控制也受到更多关注。本文对现有的船舶尾气控制技术进行了梳理,包括机前处理、机内净化以及后处理技术,提出单一后处理技术有望为近期提供更好的解决方案,其中,脱硫塔、选择性催化还原技术(SCR)和颗粒捕集技术(DPF)分别是比较有前景的应对SO_x、NO_x和PM的单一后处理技术。通过分析SO_x、NO_x、PM的不同后处理技术,认为将脱硫、脱硝和除颗粒物结合的一体化处理技术从长远来看是一个主要方向。一体化系统的研究重点可能包括开发新型耐硫、适应低温的催化剂,细颗粒物去除,优化工艺流程,简便和可靠的运行操作以及可接受的空间和费用要求等。

低温等离子体用于柴油机尾气脱硝的实验

柴油机作为卡车、重型机械以及船舶的主动力装置仍被广泛采用,其尾气中氮氧化物的脱除技术也是目前的研究热点。本文搭建了模拟柴油机尾气的配气系统,采用介质阻挡放电产生低温等离子体(non-thermal plasma,NTP)的方法对模拟柴油机尾气进行了脱硝的实验研究。实验结果表明:针对本系统,电源效率和能量密度随着输入电压的增大而升高,当输入电压高于60V时,电源效率在90%以上;在O2/N2条件下,随着O2浓度以及能量密度的增加,NO生成量逐渐增加,NO2生成量先增加后降低最终趋于稳定;在NO/N2条件下,低温等离子体对NO的脱除率接近100%;在NO/O2/N2条件下,随着NO浓度的增加,临界O2浓度升高,O2体积分数为1%时脱硝效率在90%以上,O2体积分数高于14%时低温等离子体的脱硝率为负值,且随着能量密度的增加,生成的NOx浓度也更高,O2浓度对低温等离子体的脱硝性能起决定性作用;在低能量密度时,加入NH3会提高脱硝性能,高能量密度时NH3会略微降低NTP的脱硝性能,当加入H2O模拟真实柴油机尾气成分且喷氨时,获得的脱硝率最高为40.6%。

基于DOC+SCR的船用柴油机尾气污染物脱除实验

在发电柴油机台架上,通过SMG 100颗粒分析仪、Testo 350烟气分析仪等设备测试了加装DOC和SCR后柴油机在额定转速时6个工况点的排放特性,分析了DOC对CO、NOx和PM的影响,以及不同功率和喷氨量时SCR的脱硝率。结果表明,温度对DOC影响很大,当温度高于250℃,CO的脱除率在96%以上。在中低负荷时,DOC对PM的质量浓度脱除率在76%以上,但在满负荷时,由于柴油机燃烧快速恶化,PM浓度快速增大,此时的PM脱除率仅为36%。DOC能将NO转化为NO_2,但对NO_x的总浓度几乎不产生影响。SCR受温度和氨氮比的影响比较大,当温度高于250℃,氨氮比为1时,脱硝率几乎达到100%。通过与多篇文献的对比分析,采用功率与催化剂体积之比作为钒基SCR的初期选型参数可能更加合适。

大气压介质阻挡放电及协同催化剂脱硝研究进展

受绿色生态和可持续发展战略理念的驱动,废气排放对环境造成的危害备受关注。NO_(x)作为废气的主要污染物之一,是废气污染物控制的重点与难点。基于此,本文介绍了传统后处理脱硝技术的优缺点及应用现状,回顾了介质阻挡放电(DBD)基础研究,分析了DBD脱硝性能,重点阐述了DBD协同催化剂脱硝及脱硝机理。分析指出:①DBD驱动电源与反应器结构是制约脱硝性能的关键因素;②单独DBD技术脱硝性能较差,而DBD协同催化填充床技术展现出优异的脱硝性能和较高的N_(2)选择性;③等离子体协同催化脱硝机理研究主要包括等离子体特征参数诊断、流体模型验证、等离子体传播机制分析以及原位表征,而在等离子体催化理论计算方面的研究较为缺乏。因此,未来DBD协同催化脱硝技术应立足如下几个方面发展:研发高功率、低能耗电源,提升废气NO_(x)处理量;优化反应器结构,提升脱硝的效率与选择性;设计与构筑适宜于DBD环境的脱硝催化剂;深入全面分析DBD协同催化剂脱硝机理。