热能动力工程

作者：赵 健，金 晶，侯封校，寇学森

单位：上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093,,上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093,,上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093,,上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093,

关键词：格子Boltzamnn方法;选择性催化还原;多孔介质

基金：国家自然科学基金(51976129)；上海理工大学科技发展项目(2019KJFZ192)

基于格子Boltzmann方法，对应用于柴油机的选择性催化还原（SCR）进行了介观尺度数值模拟。采用D2Q9模型描述速度场，D2Q5模型描述浓度场，通过耦合化学反应分析了空速比、催化剂孔隙率及颗粒半径对柴油机SCR脱硝效率的影响，并描述了介观尺度上SCR反应过程中的流动、扩散与反应现象。其中，空速比选取范围为10 000~50 000/h，催化剂颗粒半径选取范围为400~800 μm，孔隙率选取范围为0.65~0.85。研究结果表明：气体在催化剂中会优先沿较宽的孔道流动和扩散，且在空速比增加时，孔隙较宽处的流速明显增加并降低NO转化率，因此，在催化剂生产中应保证孔隙的均匀性；当孔隙率增加时，计算域的入口处的NO质量分数降低得更快，但计算域的出口处NO质量分数更高，因此在布置催化剂时可考虑在入口布置孔隙率较大的催化剂；当催化剂半径增加时，降低了NO转化率，因此在催化剂生产中，应对焙烧温度进行控制，防止催化剂团聚。

来源：2021年第8期

《热能动力工程》期刊编辑部

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