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一种汽车尾气净化器的酌量

发表日期:2019-11-20

  一种汽车尾气净化器的筹议_幼儿读物_幼儿训诲_训诲专区。一种汽车尾气净化器的筹议

  一种汽车尾气净化器的筹议 田甜 郭育新吴松创崔敏范文成 徐航华南理工大学广州学院汽车工程学院广东 广州 510800 摘要: 汽车的节能减排筹议有极端厉重的实际道理。 针对汽车尾气中颗粒和排放污染气氛的 题目,计划了一种折柳尾气颗粒、过滤无益气体的净化器。使用气固两相流的表面领会了尾 气颗粒净化道理。通过颗粒受力领会,创立颗粒的动量方程,挑选精确的过滤资料,并通过 比较试验,挑选了相宜的叶轮、电机等造造了尾气颗粒净化器,搭筑柴油机尾气检测体系。 试验数据标明,计划出的尾气净化器正在短时辰试验经过中是可能起到净化尾气的感化,正在 1200r/min 的转速下,烟度值转化最大抵达 1.65FSN,且净化后果优秀.正在低速运行的时期, 后果更佳。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔朧碍鳝绢。 要害词:尾气颗粒;离心力;折柳;壁流式蜂窝陶瓷;净化器 中图分类号:TH117 文件标识码:A The study of The motor vehicleExhaust Particulate Purifier 聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測。聞創沟 燴鐺險爱氇谴净祸測樅锯鳗鲮。 Tian Tian Guo Yuxin WuSongchuang Cui Min Fan Wencheng Xu Hang 残骛楼諍锩瀨濟 溆塹籟婭骒。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骒東戇鳖納。 Guangzhou College of South China University of Technology, GuangZhou Guangdong 510800China 酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭。酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭钯詢鳕驄。 Abstract:The research of energy conservation and emission reduction of diesel engines is of practical significance. This research mainly designs a diesel particulate filter in order to reduce the diesel particulate emissions what pollutes the air. The theoreticalbasisis based on analyzing the purification of the exhaust particles through using the gas-solid flow theory.By means of particle force analysis, this research is conducted from establishing particle momentum equation and doing comparison test. After selecting suitable impeller and electrical machine, the diesel particulate filter was produced.What’s more, a diesel exhaust gas detection system was set up in order to test the diesel particulate filter. As it is proved in the test results, the diesel engine exhaust particulate purifier has a positive effect in reducing the diesel particulate emission especially in the short time test. The smoke intensity emission is reduced, 1.65 FSN(Filter Smoke Number) at most, in addition, there is a good purification effect. It is better to operate the diesel particulate filter in low speed in order to acquire good results.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔肤亿鳔 简。 Key words: Diesel Engine; Exhaust particles; Centrifugal force; Separation; Purifier 謀荞抟箧飆 鐸怼类蒋薔點鉍。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍杂篓鳐驱。 一、短序 成污染, 况且吸附正在上面的多环芳烃拥有 汽车带动机分为汽油机和柴油机。汽油发 致癌感化[2, 3]。厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺 动机正在“轿车进入家庭”的鼓动下,其兴盛 癩。厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩龔长鳏檷。 速率清楚赶上了柴油带动机。标明正在目前 中国汽车市集,加倍是轿车市集人们多数 承受的是汽油带动机。然而,柴油机以其 良好的动力性、经济性和牢靠性正在工程行 业得以平凡使用。但柴油机正在行使中会排 出巨额燃烧裂解的碳粒、 未燃碳氢化合物、 润滑油、硫化物及含金属因素的灰分所构 成的碳烟。这种碳烟,不光对大气境遇造 国表里对带动机的排气解决本领厉重显露 正在三方面: 一是机前解决; 二是机内净化; 三是后解决的研发[4]。目前大个人的后处 理本领厉重是针对削减 NOx、固体碳颗粒 (PM) 来完成净化尾气的方针。 茕桢广鳓 鯡选块网羈泪镀齐。茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀齐 鈞摟鳎饗。 跟着排放准则的日益正经,对燃油品格的 治疗与驾御以及对机体组织、部件的改造 美满都很有限,难以满意日趋正经的排放 哀求,且带动机机内净化本领完成起来已 经愈有难度且本钱较高,排气后解决本领 就成为了削减尾气污染的厉重方式[9]。鹅 娅尽損鹌惨歷茏鴛賴縈诘。鹅娅尽損鹌惨歷茏 鴛賴縈诘聾諦鳍皑。 使劲而蜕变运动轨迹,从而折柳出粉尘颗 粒。颗粒正在两相流中的形态可用欧拉法和 拉格朗日法两种手段来形容[11]。柴油机 尾气颗粒正在净化器中所受的力可分为三 种: ①与流体—颗粒的相对运动无合的力, 如重力、惯性力和压差力;②依赖于流体 —颗粒的互相运动,此中极少是与相对运 动的倾向平行的纵向力,如阻力、虚拟质 量力、Basset 力等;③与相对运动倾向垂 直的侧向力,如升力、Magnus 和 Saffman 力等。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦鋇絨。渗釤呛 俨匀谔鱉调硯錦鋇絨钞陉鳅陸。 二、带动机尾气净化道理 净化器的计划道理是正在汽车排气管道中设 置高速旋希望构,爆发足够离心力,使排 气中的颗粒粉尘等污染物正在自己重力和离 心力的感化下浸降到管壁的过滤器上(即 正在离心力的感化下,把碳烟颗粒从气体内 部甩向管壁) , 从而抵达气体净化和颗粒两 相折柳的方针。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨槠 挞。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨槠挞曉养鳌顿。 净化器装配内由离心力折柳机构和二次过 滤机构构成,爆发离心力的电机由汽车照 明电源驱动。其组织及事务道理是将进气 接口和出气接口邻接正在汽车的尾气排气管 途上;事务时,未净化的尾气通过进气接 口进入到折柳叶轮的表里观中央,折柳叶 轮由高速电机驱动而高速回旋,于是尾气 中的固态和液态颗粒将正在离心力的感化下 沿着折柳叶轮表里观浸积,折柳叶轮表里 面周边已初度净化的尾气将通过壁流式蜂 窝陶瓷等资料实行二次过滤之后由出气接 口排出;全部净化器拆装容易容易,净化 器内部滤芯和金属石棉网可多次调换冲洗 轮回行使。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥。 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥龅绌鳆現。 而柴油带动机的排放颗粒散布正在区别的转 速下结果区别,取 2000r/min 状况下,颗 粒直径正在 10-6m~10-5m 的颗粒占总质地的 72%,颗粒直径正在 10-5m~10-4m 的颗粒占 总质地的 17.8%,其他颗粒直径尺寸状况 占总质地的 10.2%。铙誅卧泻噦圣骋贶頂 廡缝勵。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵罴楓鳄烛。 2.2 颗粒动量方程 正在创立颗粒相模子时,假定颗粒为稀相, 不酌量颗粒间的互相感化;不酌量感化正在 颗粒上的浮力、虚伪质地力、Basset 力、 Magnus 力和 Saflhlan 力; 酌量感化正在颗粒 上的重力和离心力的协力;将颗粒受到的 力理解成表力和粘性力两个人。擁締凤袜 备訊顎轮烂蔷報赢。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷報赢 无貽鳃闳。 看待简单粒子正在表力感化下的运动,粒子 所受的力有重力和离心力的协力以及气体 对粒子的阻力[12, 13], 于是:贓熱俣阃歲匱 阊邺镓騷鯛汉。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉鼉匮鲻 潰。 (1) 式中,Mp(kg)为颗粒质地,v(m/s)为 颗粒速率,t(s)为时辰,Fe(N)为颗粒 受到的重力和离心力的协力,FD(N)为 气体对粒子的阻力。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈 淚跻馱。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻馱釣缋鲸鎦。 合于球形粒子阻力: (2) 式中:CD 为阻力系数, d(m)是颗粒直 2/7 2.1 尾气两相滚动领会 带动机尾气中的气体与颗粒属于两相滚动 的—种——气固两相流[10]。加倍以柴油 机尾气颗粒折柳器便是使用悬浮正在气流中 的区别粒度和密度的固体颗粒受到区别作 径,ρ(kg/ml)是颗粒界限气体的密度,v (m/s)是颗粒和界限气体的相对速率。蜡 變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦。蜡變黲癟報伥铉锚 鈰赘籜葦繯颓鲷洁。 颗粒抵达浸降速率须要的时辰 t 很幼,例 如: ,正在排气温度为 450℃时, , , 颗粒抵达浸降速率所需的时辰很短,可能 不酌量,以为粒子直接以最终浸降速率下 降,这个速率一可能明了为固体粒子正在气 体中受到重力和离心力协力时,粒子的最 终的速率,也便是说,粒子受到重力和离 心力协力时,并不是做加快运动,而是先 做了一段加快,然后匀速运动,其加快段 很短,于是看待柴油机微粒,其沿重力和 离心力协力倾向的加快率以不酌量,即认 为微粒一初阶就以最终浸降速率运动。猫 虿驢绘燈鮒诛髅貺庑献鵬。猫虿驢绘燈鮒诛髅 貺庑献鵬缩职鲱样。 先令 a=Fe/mp,因而 (3) 式中: ρp (kg/m )为颗粒的密度,dp (m) 为颗粒的直径。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄届 嬌。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄届嬌擻歿鲶锖。 正在抵达安祥速率前,粒子运动的速率随时 间而转化,阻力系数的转化惹起粒子所受 阻力的转化, 酌量到 CD 是 Re 的函数, 用 Re 来代换速率 V 实行简化领会。綾镝鯛 駕櫬鹕踪韦辚糴飙钪。 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴飙 钪麦蹣鲵殘。 取 v=v0,Re= Re0,当 t=0 时,则上式可 以解为 (4) 正在表力倾向上,为了谋划粒子的运动 隔绝 z,将 dz/dt=v 代人 dRe/dt 式中, 积分得: (5) 不酌量斯托克斯定律状况,酌量到颗粒捕 集的状况多是契合斯托克斯定律,此时 CDRe2=24Re,(5)式 中可能得出:驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦諑琼。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦諑琼针咙鲲鏵。 三、净化器计划造造及测试 从净化器事务流程(如图 1)入手实行分 析筹议,明晰其净化道理。正在此底子上确 定净化器的平面组织,如下图 2,并进一 步确定组织参数半数柳器本能的影响。锹 籁饗迳琐筆襖鸥娅薔嗚訝。锹籁饗迳琐筆襖鸥 娅薔嗚訝摈馍鲰钵。 柴油机车照明电源驱动 进气 离心力净化 二次过滤 排气 图 1 汽车尾气净修饰配事务流程图 (6) (7) 安祥形态的颗粒各点的速率是稳定的,即 ,由此可能推导出颗粒的浸降 (8) (6) 式是颗粒初阶浸降到最终抵达一个固 定的速率稳定时须要的时辰,(7)式是颗粒 搬动的隔绝,(8)是颗粒最终的浸降速率, 颗粒将以连结这个速率稳定的状况下从来 运动下去。柴油机排出的颗粒直径很幼, 1--电机 2--叶轮 3--电机壳 4--短壁流式蜂窝 陶瓷 5--长壁流式蜂窝陶瓷 6--挡板 8--箱体 9--滑块 10--螺栓 11--阀门 图 2 尾气净化器平面组织图 尾气净化器的组织尺寸是影响其本能的主 3/7 要成分之一,参考巨额的文件原料,依据 对其它类型气固折柳器的筹议、领会,可 以用来领会筹议影响尾气颗粒折柳器本能 的组织参数。领会并职掌组织参数对尾气 颗粒折柳器的本能的影响,正在计划时可能 归纳酌量各个成分,合理地计划折柳器的 各个人尺寸,使之拥有较高的折柳效用, 这将利于该类开发进一步的拓荒和施行应 用。構氽頑黉碩饨荠龈话骛門戲。構氽頑黉 碩饨荠龈话骛門戲鷯瀏鲮晝。 正在折柳区的停顿时辰也不—样,导致全部 的折柳经过爆发转化。由图 4 可见,与斜 叶片形回旋折柳器比拟,桨叶式折柳器的 折柳感化明显,同样的余量细度值 R90 (注: 90μm 筛网通过量) 下, 它能使 R200 (注: 200μm 筛网残留量) 值进一步下降。 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴铍賄。 凍鈹鋨劳臘锴痫 婦胫籴铍賄鹗骥鲧戲。 3.1 电机的挑选 要使颗粒物成功折柳,电机额定转速应该 大于带动机排气的速率。下式为带动机排 气进入折柳器的速率: (11) 代入数据谋划可知,试验用带动机排气速 度领域为 0~10m/s 于是选用额定转速为 1000r/min 的高速电动机。 净化器计划采纳 G10872E-05W-B7T/EC 直 流 离 心 风 机 /DC24V,可能满意前提,且有表壳包庇。 輒峄陽檉簖疖網儂號泶蛴镧。 輒峄陽檉簖疖網 儂號泶蛴镧釃邊鲫釓。 3.2 折柳叶轮特点 折柳叶轮特点征求转速、叶片数目、叶片 式样等成分与风速是驾御颗粒均衡折柳的 厉重参数。尾气颗粒净化器的本能取决于 叶片的式样、转速等成分,或者说取决于 折柳叶轮爆发的离心力。尧侧閆繭絳闕绚 勵蜆贅瀝纰。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅瀝纰縭垦鲩 换。 叶轮式回旋折柳器的试验筹议中对图 3 的 两种转子的回旋折柳器实行了比较试验研 究。 试验是正在转速为 68%[转速比]时给粉浓度 为 0.54%kg/m3 气体前提下获的。从试验 结果可知,与斜叶式回旋折柳器比拟,带 桨形叶片转子的回旋折柳用具有折柳效用 高、折柳精度高的好处,如图 4 所示。识 饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒侬减。识饒鎂錕缢灩筧嚌 俨淒侬减攙苏鲨运。 (a) 桨叶式 (b) 斜叶片式 图 3 叶轮式回旋折柳器转子组织示妄图 Fig.3 The Schematic diagram of the rotor of the impeller rotary-splitter 挑选的叶轮不但须要爆发大的离心力使得 柴油机尾气中颗粒被离心力甩出,还须要 将挑选桨叶动作折柳器叶轮除去颗粒的尾 气导向叶轮界限包裹的滤芯除表的金属石 棉网。试验挑选将叶轮叶片实行优化。上 面的叶轮式回旋折柳器两种叶片的式样是 二维叶片,他们只正在一个倾向上弯曲,二 维叶片的表观是由笔直于折柳器轴线与叶 片表观的交线组成,这个交线老是与折柳 器的轴线 所示,(a)的上图是 叶片的俯视图,(a)的下图是叶片伸开的侧 视图, (b)和(c)是两种二维叶片铺排的俯视 图。 看待回旋折柳器来说,其转子的组织对分 离后果有清楚的影响,叶片组织的转化, 使得它所爆发的离心力纷歧律,从而颗粒 4/7 图 4 两种折柳器的折柳后果比较 Fig.4 The contract separation effectof the two purifiers 试验挑选扭曲的三维百叶窗式叶片,它可 以提升速比的离心叶轮的优化计划水准。 当带有颗粒的气流达到三维百叶窗式叶片 职位,正在叶片高速回旋感化下含尘气流急 速转向,因颗粒和气流拥有区别惯性力, 正在叶片离心力感化下,颗粒运动轨迹将偏 离气体运动倾向而分分开来。气流正在运动 惯性和压差的感化下,向叶片界限四散开 来。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦聰櫻。恥諤銪灭 萦欢煬鞏鹜錦聰櫻郐燈鲦軫。 滤器的、 启动带动机的、 记实数据的等等, 分工明晰。终末挖掘陶瓷加纤维陶瓷纸的 过滤后果比简单的只行使陶瓷的过滤后果 要好,可是酌量到纤维陶瓷纸的吸附本能 固然不错,可是它的透气性并欠好,咱们 担忧因而而补充排气管的背压影响带动机 的效用,于是咱们最终采用的是只要纤维 陶瓷的过滤器,这种状况下过滤后果也能 抵达百分之五十,假使做工严紧的話我思 过滤后果会有大幅的提升。以下为个人实 验数据。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹鸶胶。硕 癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹鸶胶据实鲣赢。 (a) 叶片的出口角 (b) 正交叶片 (c) 后向 叶片 图 5 二维叶片组织示妄图 Fig.5 The Schematic diagram of the two-dimensional blade 叶片尺寸通过谋划也有一个最佳值。偏离 最佳值时,则某一本能目标的改进是以性 能目标的吃亏或削弱为价值的。叶片尺寸 幼于最佳的叶片尺寸,则因叶片回旋爆发 的离心力场的亏空而使得折柳器中本应分 离出去的相颗粒不行折柳出去。当增大叶 片长与宽的尺寸后爆发的离心力大,颗粒 正在折柳区停顿时辰延长,可能使直径更幼 的颗粒折柳出来, 提升折柳器的折柳效用。 可是也补充电机的负荷,电机与叶片成家 难度提升。通过试验验证,计划的叶片尺 寸如图 3 所示。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫摇 饬。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫摇饬缗釷鲤怃。 3.3 试验测试 汽车尾气检测用的是奇瑞汽车,将过滤器 安顿正在汽车排气管口,邻接好传感器晚辈 行测试。测试时咱们用驾御变量法一一测 量各类状况下过滤器的过滤后果。比方什 么都没有的状况下; 只要纤维陶瓷的状况; 只要纤维陶瓷纸的状况;纤维陶瓷和纤维 陶瓷纸的状况。一起的状况咱们都将试验 数据记实了下来。多人各司其职,安装过 5/7 图 6 汽车尾气检测图 从试验结果看, 汽车尾气净化器可能削减 尾气中无益气体及颗粒的排放。正在 30 分 钟的运行时辰内带动机排气管温度平常, 不影响净化器电机事务, 可是正在全负荷台 架试验时,柴油机转速抵达 1500 转后, 排气歧管温度清楚上升,柴油机运行 40 分钟后排气歧管温度抵达 710℃。云云的 温度直接影响了正在排气管尾部的净化器 电机的事务效用以至能够直接烧坏电机。 通过优化净化器电机的装配职位、 采用耐 高温绝缘资料、 优化电机事务温度参数等 办法 , 可能提升柴油机尾气颗粒净化器 的净化效用,而且可能拉长其行使寿命。 第一次归纳检测 (无过滤资料正在电机告诉 回旋下所得数据) Rpm 高 怠 速 低 怠 速 2458 796 T 25o C 26o C HC 4*106 3*106 CO2 3.02 % 2.90 % C O 0 0 N O 鹆資贏車贖孙滅獅赘慶獷。釷鹆資贏車贖孙滅 獅赘慶獷緞瑋鲟将。 参考文件 [1] Kong L, Yu K. 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