磁电等离子体极化激发态进气装置对降低汽车尾气排放污染的实验研究

摘要

随着汽车保有量的不断增加，汽车尾气中有害污染物的大量排放所带来的大气污染问题日趋严重，包括机内净化措施和机外净化措施的各种汽车尾气净化措施已经得到了广泛的研究。近年来，利用低温等离子体技术治理各种有害气体在国内外都得到了重视。本文提出的利用磁电等离子体极化激发态技术降低汽车尾气排放的方法是基于一种新的思路，它作用于发动机进气，使进气空气成为活性很强的极化激发态气体，从而改善内燃机燃烧状况，达到降低尾气排放的目标。 本文基于气体放电的基本理论对低温等离子体的产生机理进行了研究，讨论了低温等离子体基元反应过程，同时研究了磁电等离子体极化激发态降低汽车尾气中主要有害污染物的机理，开发了磁电等离子体极化激发态进气装置。通过台架实验，研究了该反应器降低汽车有害污染物的基本情况，同时研究了各种相关因素对该反应器净化效果的影响规律，相关因素包括电源电压和频率、放电反应管结构型式、放电反应管通电数目、放电反应管长度和内径。另外，磁环组对净化效果的影响也作了实验研究。文中对各种因素变化对净化效果的影响作了合理的解释。 通过对磁电等离子体极化激发态降低汽车尾气的实验及数据分析，得到如下主要的结论： ①磁电等离子体极化激发态进气装置能够对CO、HC和NOx达到较好的净化效果，在各种影响因素处于较好情况的实验条件下，三种主要尾气的净化率分别达到43％，51％和30％。 ②随着电源电压和电源频率的提高，放电反应管通电数目的提高，放电反应管长度的增加和内径的减小，CO和HC的净化率相应的提高，但同时由于放电效果的提高，会加剧NOx排放的增加。 ③本文设计了三种放电反应管结构，分别为单侧栅格式，两侧栅格式和两侧螺旋式。相对于单侧栅格式和两侧栅格式，采用两侧螺旋式的放电反应管，放电效果更好，CO和HC的净化率更高。 ④加装磁环组能够明显降低NOx的排放浓度，并且有效提高CO和HC的净化率。在放电反应器作用的情况下，当加装磁环组时，CO、HC和NOx的排放浓度相应的降低9％、11％和74％。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1汽车尾气排放污染现状及危害

1.1.1汽车尾气排放污染现状

1.1.2汽车排放中主要尾气的危害

1.2汽车尾气排放法规和控制技术

1.2.1汽车尾气排放的法规

1.2.2汽车尾气排放的控制技术

1.3等离子体的基本特性和在汽车尾气处理中的应用

1.3.1等离子体的发展、基本特性和应用

1.3.2等离子体技术应用于汽车尾气净化的现状与发展

1.4本文研究的意义和主要内容

1.4.1研究的意义

1.4.2主要内容

2磁电等离子体极化激发态降低排放的机理研究

2.1等离子体的基本理论

2.1.1产生低温等离子体的气体放电类型

2.1.2等离子体化学的主要基元反应过程

2.1.3气体放电的基本理论

2.2低温等离子体净化机理分析

2.3强磁场的基本理论及其净化机理分析

2.4本章小结

3磁电等离子体极化激发态进气装置的设计

3.1装置的总体设计

3.2放电反应器

3.2.1放电反应器的总体结构

3.2.2放电反应管的结构型式

3.3磁环组

3.4高压电源

4尾气净化实验试验台架的建立和实验方法

4.1试验台架系统和试验车

4.1.1试验台架系统

4.1.2试验车

4.2实验方法

4.2.1尾气净化条件实验的设计

4.2.2实验步骤

5实验结果及分析

5.1反应装置降低尾气中CO、HC和NOx的总体效果

5.2高压电源参数对装置降低CO、HC和NOx的影响

5.2.1电源电压的影响

5.2.2电源频率的影响

5.3放电反应管条件对装置降低CO、HC和NOx的影响

5.3.1放电反应管结构型式的影响

5.3.2放电反应管通电数目的影响

5.3.3放电反应管长度的影响

5.3.4放电反应管内径的影响

5.4磁环组对装置降低CO、HC和NOx的影响

6结论与建议

6.1结论

6.2建议

致 谢

参考文献

附 录