柴油机用壁流式过滤体基础模型研究

描述了壁流式过滤体内部的气体流动过程,以简化的准稳态流动统一化方程为计算总压降的依据,克服了Konstandopoulos经验公式繁冗复杂、未考虑温度修正的缺点,利用计算流体动力学软件建立了过滤体模型。以BJ493ZQ3发动机为试验用发动机,将DPF连接在发动机排气管尾端,通过试验对模型进行验证,最大误差在3%以内。模型模拟了微观、宏观结构参数及气体参数对干净过滤体压降的影响,得出了参数影响试验用过滤体压降的拐点:微孔径为15μm,孔隙率为50%,孔密度为1 600 cell/cm2,过滤体长度为200 mm,其他参数的影响没有明显的的拐点。

柴油机壁流式过滤体捕集与流阻性能影响规律

根据气流在柴油机壁流式微粒捕集器内的流动特点,将过滤壁面假设为由若干球状单元组成,建立了壁流式过滤体捕集过程的数学模型。研究了排气特征、过滤体结构参数对壁流式过滤体捕集及流阻性能的影响规律。结果表明,减小排气流量、增大过滤体体积等方法,既能优化捕集性能,又能优化流阻性能;减小过滤体长径比,能优化流阻性能,而对捕集性能没有影响;增大过滤壁厚度,能优化捕集性能,但会使流动性能恶化;改变排气温度和孔道宽度,对捕集性能及流阻性能的影响都较小。最后通过试验验证了数学模型的准确性。

柴油机壁流式过滤体灰烬滤饼沉积流动阻力特性

根据灰烬滤饼沉积规律,结合单孔道模型,建立了壁流式过滤体灰烬滤饼沉积数学模型.该模型综合考虑了灰烬深床沉积和灰烬滤饼沉积阶段灰烬分布的影响,研究了灰烬滤饼沉积阶段过滤体流动阻力特性,包括各项流动阻力对总流动阻力的影响程度、流动阻力随灰烬分布的变化以及流动阻力随灰烬沉积量的变化.结果表明:过滤壁面流动阻力的影响程度最大,灰烬层流动阻力次之;沉积量为定值时,随灰烬堵塞段比例的增加,过滤体流动阻力逐渐降低;随灰烬沉积量的增加,过滤体流动阻力呈线性递增.计算结果与试验结果较为吻合,表明该数学模型能够较合理地描述灰烬滤饼沉积阶段流动阻力的特性.

柴油机用壁流式过滤体结构参数优化

壁流式陶瓷过滤体是柴油机微粒过滤技术中最为关键的部件。根据壁流式过滤体开发的需要,对过滤体结构参数的优化进行研究。根据汽车柴油机排量,将过滤体分为3类,分别对应于2～4 L、6～8 L和10 L以上的柴油机。将不同规格过滤体的最低过滤效率分为3个等级:80％、90％和98％。在此基础上,对过滤体结构参数进行优化。提出一种区域优化与二次优化相结合的优化方法,利用区域优化确定过滤体通道宽度和壁面厚度,利用二次优化确定过滤体孔隙率和微孔径,从而得出不同规格过滤体在不同过滤效率下的优化结构参数范围。

壁流式柴油机颗粒过滤体捕集性能的实验研究

过滤压降和过滤效率是评价过滤体性能的重要指标。实验室搭建了捕集柴油机颗粒的发动机台架。通过台架实验,研究了过滤体结构参数对过滤体性能的影响。研究结果表明:随过滤体长度的增加,过滤压降逐渐减小,初始过滤效率先缓慢增加,后急剧下降;增加过滤体的孔隙率有利于降低过滤体初始压降和压降增长率;孔隙率较低的过滤体具有较高的初始过滤效率,但在颗粒层过滤阶段,孔隙率对过滤效率的影响不明显;颗粒层的沉积结构特性受过滤速度的影响,颗粒层比阻与颗粒层堆积厚度乘积的变化率随过滤速度的变化呈非线性关系变化。

柴油机壁流式过滤体内的流动分析及模拟计算

对柴油机壁流式过滤体内的气体流动进行了分析,建立了壁流式过滤体阻力特性的计算模型,对过滤体内的阻力特性和微粒捕集器内部的气流运动进行了模拟计算。试验和计算结果均表明,在较小流量时,壁流式过滤体的阻力与流量近似呈线性关系,在较大流量时,两者之间为二次曲线关系;微粒捕集器的扩张角越小,越有利于过滤体内流速和压力的均匀分布。

柴油机壁流式过滤体非稳态捕集过程的计算模型

基于排气在柴油机壁流式过滤体内的流动特点,并在综合分析壁流式过滤体深床捕集阶段捕集特点和滤饼捕集阶段捕集特点的基础上,建立了壁流式过滤体非稳态捕集过程的计算模型。该模型通过提出容纳度的概念,有效地区分了深床捕集阶段和滤饼捕集阶段;通过提出微粒在过滤壁表面沉积效率的概念,定量地描述了沉积在过滤壁表面的微粒量。基于该模型,介绍了计算算法,并编制了相应的计算程序。使用该模型研究了过滤体的捕集效率、流动阻力以及沉积在过滤体内微粒质量的非稳态变化规律。计算结果与试验结果吻合得较好,表明该模型在工程实际应用中具有可行性。

壁流式过滤体的流动阻力分析及再生效率研究

分析了工作中的壁流式过滤体的流动阻力,指出过滤过程中,当小孔壁面上的PM滤饼形成后,排气流经壁流式过滤体时的压力降低主要由过滤体小孔壁面、PM层、入口和出口小孔通道等4处的流动阻力产生,其中前两处的流动阻力起主要作用。给出了过滤体再生效率的两种定义,并分析了其差别,指出对相同结构的过滤体,可以用再生前后排气流经过滤体的压差计算其再生效率;对不同结构的过滤体用该定义评价再生效率时,应考虑由于过滤体自身结构参数的变化引起的再生效率的变化。

壁流式蜂窝陶瓷微粒过滤器压力损失公式的建立

分析了洁净壁流式蜂窝陶瓷过滤器 (DPF)压力损失的机理 ,包括过滤壁上的透过压力损失、进口收缩压力损失、出口扩散压力损失以及进 /出口流道内的摩擦阻力损失 ,建立了各类压力损失的相应公式及总压力损失公式 ,并通过数值计算确定了压力损失公式中相关待定系数。得到的压力损失公式能较准确地估算 DPF在不同流量下的压力损失值。

壁流式蜂窝陶瓷孔结构参数的测定

壁流式蜂窝陶瓷孔洞结构决定其过滤性能,故选择合适的方法和测量装置对其孔结构参数进行测定非常重要。选用液体排除法,自制一套专用测量装置,详细讨论了测量原理和计算方法,并采用计算机BP神经网络编程,对不同工艺制备的壁流式蜂窝陶瓷孔结构参数进行了测定。测定结果可为优化制备工艺提供直接参考。

加热体积膨胀剂对壁流式蜂窝陶瓷堵孔材料膨胀性能的影响

研究了壁流式蜂窝陶瓷堵孔材料的制备工艺,探讨了加热体积膨胀剂的加入量、烧成温度以及各烧成温度下堵孔材料的膨胀与收缩情况对壁流式蜂窝陶瓷堵孔材料膨胀性能的影响。研究结果表明,当配方中加入25 wt%的加热体积膨胀剂,在1160℃下烧成,可以制备出与壁流式蜂窝陶瓷载体结合牢固,抗折强度为3.72 MPa且干燥收缩率和烧成收缩率符合壁流式蜂窝陶瓷性能要求的堵孔材料。

柴油机壁流式陶瓷过滤体的开发与性能分析

根据柴油机排气微粒净化的需要和我国目前生产的壁流式陶瓷过滤体的性能状况,对原有壁流式陶瓷过滤体进行了改进;同时,根据过滤体反吹再生的技术特点,探索性地开发了新型金属涂层壁流式陶瓷过滤体。对改进后的壁流式过滤体和金属涂层壁流式过滤体的阻力特性、过滤特性以及再生特性等进行了试验和分析。试验结果表明,改进后的过滤体的各方面性能有了很大的提高,金属涂层过滤体表现出良好而独特的性能。

壁流式蜂窝陶瓷过滤器的开发应用

本文主要讨论壁流式蜂窝陶瓷过滤器的技术特性、用途以及再生技术。

加装壁流式过滤体的柴油机整体模型

以Konstandopoulos与Johnson关于过滤体排气阻力的数学物理方程为计算依据,建立了过滤体一维模型;以某四缸增压发动机为试验用发动机,建立发动机模型,二者集合为系统整体模型,模拟系统排气阻力,计算与试验结果吻合。模型计算了柴油机加装壁流式碳化硅过滤体在实际运行条件下的排气背压MAP,为过滤体的再生控制策略提供了依据。

壁流式蜂窝陶瓷在高温除尘技术中的应用

高温烟气除尘再利用是一项有效利用气体热能的技术,同时也是一项先进的环保技术。耐高温过滤材料的开发是高温烟气除尘技术的关键。本文从高温除尘技术角度出发,重点介绍了壁流式蜂窝陶瓷及其在高温烟气除尘技术领域中的应用,概述了壁流式蜂窝陶瓷的一些应用性能指标及其测试方法,对指导壁流式蜂窝陶瓷的生产及其在高温过滤除尘方面的应用具有一定的现实意义。

柴油机尾气净化装置中壁流式蜂窝陶瓷过滤体

概述了目前几种过滤体,介绍了壁流式蜂窝陶瓷过滤体的整体结构设计、工作原理及主要技术参数,综合其微粒收集特征、排气阻力特征、平均附加能量消耗等指标,确定选择壁流式蜂窝陶瓷为过滤体各方面性能比较好。

壁流式蜂窝陶瓷在模拟高温含尘烟气中性能测试分析

壁流式蜂窝陶瓷因具有耐高温、耐腐蚀等优良性能,可应用于工业高温含尘烟气净化。本文设计了一套高温含尘烟气发生装置、过滤性能和反吹洗再生性能测试装置,研究了烟气参数和顶膜对壁流式蜂窝陶瓷在高温环境下的过滤性能和再生性能的影响。结果表明:随气体流速增大,过滤压力呈线性增加,当流速为1.88 cm/s时,涂膜后过滤压力为437 Pa,比未涂膜过滤压力的375 Pa高16.8%;随温度增大过滤压力增大,从20℃上升至432℃,压降从470 Pa升高到1080 Pa,且温度越高增长速率越快;未涂膜壁流式蜂窝陶瓷随着过滤时间延长,反吹洗再生效果越来越差,过滤压力不断增大,且出口细粉尘颗粒较多,过滤性能较差;涂膜后的壁流式蜂窝陶瓷在连续运行3000 min内用0.4 MPa的反吹压力进行测试,其再生效果好,系统具有较稳定过滤压力,且涂膜后过滤效率达99.9%,证明顶膜的应用使其具有很好过滤性能和再生性能。

壁流式过滤体捕集微细颗粒过程的数值模拟

压降是评价过滤体性能的重要指标。针对壁流式过滤体捕集微细颗粒物的过程,建立了描述通道内流场和颗粒层分布的一维非稳态模型。通过数值计算,研究了颗粒层滑移对颗粒层分布和过滤压降的影响,同时研究了过滤体结构参数与来流参数对过滤压降的影响。研究结果表明:颗粒层分布直接影响过滤压降,随着颗粒层滑移效应的加强,颗粒层由平坦转向直线递增型分布,过滤压降则先增后降;增加过滤体长度有助于降低过滤压降;增加过滤体孔目数,增加了过滤体工作初始阶段的压降,但可降低高颗粒沉积量时的过滤压降;此外,随来流流量和颗粒浓度的增加,过滤压降增加。

柴油机尾气净化装置的微波加热催化再生技术

分析了柴油机微粒过滤器及其再生技术的现状与发展趋势,论述了现有后处理技术的优缺点,着重介绍了微波加热技术与催化再生技术相结合应用到柴油机尾气净化装置的再生技术.台架试验结果表明,使用微波加热技术与催化再生技术与原机相比,柴油机排气微粒下降98.2%,为最有发展前景的后处理技术之一.

车用柴油机微粒捕集器捕集特性模拟计算与分析

建立了柴油机微粒捕集器压力损失的2D数学模型,结合过滤理论,对洁净的壁流式蜂窝陶瓷过滤体的过滤效率和压力损失进行了数值模拟和试验分析。结果表明,数学模型较为准确地反映了实际情况,数值模拟结果对柴油机微粒捕集器的优化设计有参考价值。