Numerička analiza stvaranja filma tekućine na stijenci za primjenu u selektivnoj katalitičkoj redukciji

Baleta, Jakov (2013) Numerička analiza stvaranja filma tekućine na stijenci za primjenu u selektivnoj katalitičkoj redukciji. = Numerical investigation of wallfilm formation for selective catalytic reduction applications. Master's thesis (Bologna) , Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, UNSPECIFIED. Mentor: Duić, Neven.

[img]
Preview
Text
16_05_2013_JakovBaleta.pdf Jezik dokumenta:Croatian

Download (2MB) | Preview

Abstract (Croatian)

Selektivna katalitička redukcija bazirana na vodenoj otopini uree je trenutno najperspektivnija metoda za ispunjavanje strogih zahtjeva nadolazeće Euro 6 norme na NOx emisije iz diesel motora. Nakon što se vodena otopina uree u obliku spreja ubrizga u struju vrućih dimnih plinova prije katalizatora, dolazi do isparavanja vode iz otopine i stvaranja amonijaka termalnom dekompozicijom uree i hidrolizom izocijanske kiseline. Nastali amonijak sudjeluje u različitim de\NOx reakcijama kao reducirajuće sredstvo. Rezultirajuća prostorna raspodjela amonijaka prije katalizatora je ključni faktor učinkovite konverzije NOx-a. Na nju, uz procese isparavanja i dekompozicije, također utječe i interakcija spreja i stijenke. Stoga je zadatak ovog diplomskog rada istraživanje interakcije spreja s vrućom zračnom strujom i stijenkom uz pomoć numeričke simulacije i validacija matematičkih modela integriranih u komercijalni CFD kod „Fire“. Izvršena je detaljna trodimenzionalna numerička simulacija s ciljem predviđanja nastajanja i raspodjele amonijaka. Kapljice vodene otopine uree su su praćene Lagrangeovim pristupom u kojem se jednadžbe gibanja, očuvanja mase i energije rješavaju za skupine kapljica identičnih svojstava. Deponiranje kapljica dovodi do stvaranja filma na stijenci koji je modeliran dvodimenzionalnom metodom kontrolnih volumena unutar Fire wallfilm modula. U cilju procjene utjecaja različitih parametara potrebna su dobro poznata svojstva spreja kao početni uvjeti za CFD simulaciju. Kako se modeliranje primarnog raspadanja mlaza još uvijek istražuje, prvi korak je kalibracija spreja. Pojedini koraci kalibracije verificirani su snimkama digitalne CCD kamere, mjerenjima s tzv. patternator-om i metodama raspršivanja laserske svjetlosti. Nakon kalibracije spreja istraženi su interakcija spreja i stijenke te formiranje filma na stijenci u geometriji pravokutnog kanala. Dobiveni rezultati uspoređeni su s dostupnim eksperimentalnim podacima.

Abstract

The urea-water-solution (UWS) based selective catalytic reduction (SCR) is currently most promising method to fulfil stringent requirements of upcoming Euro 6 norm on NOx emissions from diesel engines. Once urea-water-solution spray is injected into hot exhaust gas stream before SCR catalyst, water content evaporates from UWS. Afterwards, ammonia is generated through thermal decomposition of urea and hydrolysis of isocyanic acid. Generated ammonia takes part in various deNOx reactions as a reductant. The resulting spatial distribution of the reducing agent before the catalyst is a crucial factor for the conversion of NOx. The uniform distribution and the degree of processing of the reducing agent upstream of the SCR catalyst can be, besides the evaporation and decomposition, also influenced by the spray/wall interaction. The focus of this paper is therefore the investigation of the spray interaction with both the hot air stream and wall by means of numerical simulation and the validation of mathematical models integrated in commercial CFD code Fire. To predict the generation and distribution of the reducing agent a detailed three-dimensional numerical simulation was performed. UWS droplets were treated with Lagrangian particle tracking, which solves the equation of motion, mass and enthalpy for parcels of droplets with identical properties. Deposition of droplets leads to the formation of a wallfilm which is modelled with a 2D finite volume method in the Fire wallfilm module. To evaluate the influence of varying parameters, well-known spray parameters as an initial condition are essential for a CFD simulation. As modelling of primary breakup is still insufficiently understood, the first step is spray calibration. The single calibration steps of spray were verified with digital CCD (charge-coupled device) camera images, patternator measurements and laser light scattering measurements. After spray calibration the spray/wall-interaction and wallfilm formation were investigated in a rectangular flow channel geometry and obtained simulation results were compared to experimental data.

Item Type: Thesis (Master's thesis (Bologna))
Uncontrolled Keywords: obrada dimnih plinova; selektivna katalitička redukcija; film na stijenci; vodena otopina uree; redukcija dušikovih oksida; računalna dinamika fluida
Keywords (Croatian): gas aftertreatment; selective catalytic reduction; wallfilm; urea water solution; NOx reduction; computational fluid dynamics
Divisions: 500 Department of Energy, Power Engineering and Environment > 510 Power Engineering and Energy Management Chair
Date Deposited: 22 Sep 2014 18:00
Last Modified: 16 Oct 2015 12:50
URI: http://repozitorij.fsb.hr/id/eprint/2268

Actions (login required)

View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year

Nema podataka za dohvacanje citata