NTP协同木纤维净化柴油车尾气的理论分析与试验研究

摘要

随着我国柴油车保有量的迅速增加，尾气排放的 PM与 NOx已成为空气污染的主要来源，传统的净化方式因其固有的局限性无法满足日益严格的排放法规，低温等离子体（NTP，Non-thermal plasma）净化发动机尾气已成为近年来的研究热点。采用NTP协同木纤维同时净化PM和NOx具有广阔的应用前景。
　　本研究主要内容包括：⑴对比分析不同 NTP反应器的特点，选择适用于净化发动机尾气的放电装置；建立NTP净化NOx的 NO、O2和N2三相气体动力学模型，分析模型中NO、NO2、O2、O3和O浓度随时间的变化趋势；采用CHEMKIN软件建立NTP净化NOx的PFR模型，根据模型控制方程对模型进行求解，分析放电功率、净化时间和O2浓度对净化效率的影响。通过对模拟仿真结果的综合分析，预测NTP可同时净化PM与NOx。⑵为验证NTP可同时净化PM与NOx，提出NTP与木纤维相结合，设计等离子木纤维净化器模型，通过模拟试验的方法验证理论预测，并分析影响净化效率的不同因素。模拟试验结果表明：NTP可同时净化PM与NOx；木纤维可作为纳米级氧化铈的载体，氧化铈作为催化剂可增强净化器净化效率；气体温度的升高将会增强PM和NOx的净化效率；PM质量的增加会促进NOx的净化效率，输入电压对净化器净化效率影响较大；模拟试验结果与模拟仿真预测相吻合。⑶设计可应用于柴油机排气系统的等离子木纤维净化器，搭建发动机台架试验，对影响其净化性能的参数进一步分析，试验结果表明，等离子木纤维净化器可以有效净化柴油机尾气中的 PM与 NOx，当木纤维滤芯填充率为0.25、输入电压为19kV、柴油机处于额定转速、负荷为40%、柴油尾气温度为210℃时，等离子木纤维净化器净化性能最佳。

目录

1绪论

1.1课题背景和研究意义

1.2柴油车尾气排放标准和法规

1.3柴油车后处理技术的发展现状

1.4 NTP在环境保护方面的研究进展

1.5本文主要研究内容

2 NTP净化柴油车尾气理论基础

2.1等离子体概念

2.2 NTP装置的选择

2.3 NTP净化柴油车尾气PM机理

2.4 NTP净化柴油车尾气NOx机理

2.5 NTP净化NOx的动力学模型

2.6本章小结

3 NTP净化柴油车尾气的仿真模型

3.1 CHEMKIN介绍

3.2建立NTP净化NOx仿真模型

3.3反应参数的模拟分析

3.4本章小结

4 NTP协同木纤维净化柴油车尾气模拟试验

4.1模拟试验设计

4.2 NTP协同木纤维的净化器模型设计

4.3试验方法与步骤

4.4模拟试验结果分析

4.5模拟仿真与试验结果对比分析

4.6本章小结

5等离子木纤维净化器的台架试验

5.1等离子木纤维净化器性能检测试验台的搭建

5.2试验台机械部分

5.3等离子木纤维净化器性能检测系统

5.4台架试验总体装配结构与选用装置的确定

5.5试验检测和结果分析

5 .6本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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