啊叔的發(fā)生覅

1、3.3喉管的設計本裝置參考簡單化油器的原理，定時向小容器中添加還原劑的水溶液以免液面 高 度 變 化 過 大 ， 當 柴 油 機 正 常 工 作 排 出 的 尾 氣 流 經(jīng) 時 ， 由 于 壓 力 差 ， 尿 素 溶 液 通 過 量 孔 由 噴 口 噴 入 到 排 氣 管 ， 參 加 下 一 步 的 反 應 。 3.3.1 喉管的選材由于喉管是安裝在排氣管上的部件，所以必需要求它在高溫和排氣的沖擊下能保持良好的性能。本文選用0Cr25Ni20。該材料為耐熱不銹鋼，高鉻鎳奧氏體不銹鋼，能承受1035以下反復加熱，在氧化介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐蝕性能，同時具有良好的高溫力學性能，因此它既可以用于耐蝕部件

2、又可以用于高溫部件，具有較高硬度和中等的耐磨性能，常用于噴嘴、軸承的制造。3.3.2還原劑溶液的需求量根據(jù)反應式，可推導出尿素溶液理論需求量，我們以此為根據(jù)來控制溶液的噴射量，并作以下假設：（1） NOx中只含有NO與NO2并摩爾比為9；（2） 可以獲取柴油機準確的排氣質(zhì)量流量（g/min）；（3） SCR的化學反應進行徹底；（4） SCR催化器工作的選擇性與催化特性能達到理想狀態(tài)；假設NOx排放量為A ppm，柴油機排氣單位時間內(nèi)為B g（由仿真可知Amax=1011.5ppm，Bmax=3345.83g/min），排氣的摩爾質(zhì)量為29 g/mol，通常情況下32.5%的尿素溶液為1.087

3、g/mL，通過計算可得：Vmax=9.92ml。3.3.3裝置中流動分析由于尿素溶液的流動是受喉管處與浮子室內(nèi)液面的壓力差而產(chǎn)生的，故其流量受量孔尺寸的限制。如圖3-2所示。（1）為了避免喉管處尿素溶液外流，令喉管處液面低于噴口處5mm(記作)，對流經(jīng)A-A與B-B 截面的排氣運用伯努利方程可得： （3-13）其中：、為兩截面相對基準高度，單位取m； 、為兩斷面處壓力，單位取m； 為溶液在量孔處理論流速，單位取。其中、存在以下關系： （3-14）圖3-2 還原劑溶液流動分析顯然，量孔位置對流速并無影響，=5mm在實際情況下影響可以忽略，考慮到存在溶液流出損失與流速收縮系數(shù)，可得到量孔處實際流速

4、： （3-15）常溫下，所配置尿素溶液中，則可得到量孔處尿素溶液每分鐘的流速為： （3-16）其中為量孔處流通面積，由此可見，真正影響尿素溶液的供給量的只有喉管處的壓力差以及流通面積。（2）喉管見圖3-3，取1-1,2-2，截面處分析尾氣流動過程，并得到壓差與流速的具體關系。由于本結構管徑變化小，產(chǎn)生壓差較小，故不考慮能量損失，運用伯努利方程可得： （3-17）其中，為斷面處尾氣密度；、為斷面處壓力，單位取Pa；、為斷面處流速；H1、H2為斷面處相對基準高度?？紤]到H1=H2，還有截面變化不大，可得流速為： （3-18）圖3-3 尾氣在喉管中的流動設截面1-1、2-2處直徑分別為、，假設尾氣等

5、流量流動，可得： （3-19）由式（3-17）（3-18）（3-19）可得： （3-20）可以看出，喉管處的直徑只與排氣流速和密度有關，而排氣壓強并無影響。當喉管形狀合理且真空度在1kPa左右時，取。3.3.4 喉管的結構喉管的作用在于使噴管口形成低壓，現(xiàn)設計喉管形狀如圖3-4，顯然，影響排氣阻力有以下三個因素：喉管中段、入口角、出口角。圖3-4 喉管簡圖入口角的作用是使排氣截面積降低，加快排氣在喉管中段的流動，降低中間段的氣體壓強，使排氣管與噴管間形成壓強差。一般情況下，取，這是因為一旦過大，流體的截面積的急劇變化必然引起嚴重的氣流沖擊與強烈的渦流，增加排氣阻力；若入口角取值過小，會導致喉管

6、過長，不利于喉管的安裝。當排氣到達喉管中段時，必須要維持一定的時間讓噴管中的氣壓達到相對的穩(wěn)定狀態(tài)，這樣噴管才能保持的流速將還原劑溶液噴出，故設定喉管中段一定的值，不宜過小，以免喉管中段的氣壓不穩(wěn)定，同時也要避免過長，減少排氣與管壁之間的摩擦損失。出口角的作用在于使排氣的截面積增大，使排氣中的氣體流速減少，壓強增大，以免排氣對管壁的沖擊過大，一般情況下，取，不宜過大，以免產(chǎn)生渦流增加排氣阻力；也不適宜過小，以免喉管長度過大影響喉管的安裝。3.3.5 喉管的參數(shù)設計在不考慮其他情況下，排氣阻力主要受喉管截面形狀變化影響。理想的喉管應使尾氣流動阻力達到最小值，提供必需的真空度。廢氣平均流速為，對應

7、雷洛數(shù)有時會超過臨界狀態(tài)，故可認為喉管處排氣氣流具紊流性質(zhì)。臺架柴油機排氣管的直徑為D1 = 42mm；選擇流速為最大值35m/s，估算密度1.15kg/m3，設定量孔直徑為0.5mm，代入式（3-20）中可得:D2 = 36mm為了得到一個可以使排氣阻力達到最小的和值，現(xiàn)建立二維模型，各參數(shù)根據(jù)上面的分析取值。取喉管入口處流速為35m/s，方向垂直于進口面，出口處壓力為一單位大氣壓。分析方案：（1）選定入口角11°、15°、18°、22°，同時出口角取值：5°、7°、9°、11°、13°、15°

8、;，得仿真數(shù)據(jù)如表3-1。表3-1 不同出口角的仿真分析出口角5°7°9°11°13°15°出入口壓差（Pa）58.3553.8053.7953.0253.1653.19出入口壓差（Pa）58.4755.3954.1253.0253.5153.71出入口壓差（Pa）59.1756.2854.9954.4954.7154.90出入口壓差（Pa）57.4557.5856.5456.1656.3857.04可見，當出口角度從5°變化至15°時，阻力先降后升，當取值為11°時，阻力取最小值，故取。（2）取定后，設

9、置入口角：9°、11°、15°、18°、22°、26°，通過分析希望得到一個可以使阻力降至最小的入口角。結果如表3-2。表3-2 時不同入口角的仿真分析出口角度9°11°15°18°22°26°壓力差（Pa）53.6353.02535554.4856.1658.12可以看到，在時，入口角從9°變化至26°過程中，阻力先減后增，并在時有最小值。從實驗數(shù)據(jù)可看出，當入口角和出口角同時取值為11°時，喉管處所產(chǎn)生的阻力最小。通常情況下，值越大，阻力越大，但在兼顧噴管外徑及考慮噴管直徑時，取。設置參數(shù)、時喉管處進出口壓力差為53.16Pa，只比、時大0.14Pa，影響極小，可以接受。為了使喉管與排氣管聯(lián)接穩(wěn)固，在出入口角處還應多加一段長度，使喉管長度，代入上面得到的數(shù)據(jù)，可得L>34.86mm，對L取值為36mm。通過以上分析，對喉管的參數(shù)設計如下表3-3表3-3 喉管的參數(shù)名稱