汽车尾气三元催化剂动力学研究及催化器数值模拟

论文摘要

本论文介绍了汽车尾气的产生及对环境所造成的严重危害,国内外的汽车排放法规,以及催化转化器的结构和工作原理。三效催化转换器是安装于汽车尾气后处理系统中的机外净化装置。它可将尾气中的CO,HC和NO通过加载在载体通道表面的贵金属催化剂的催化作用下,氧化或还原成无害的CO2,H2O和N2。三元催化器是降低尾气有害排放的最有效手段之一。随着城市汽车保有量的增加,排放法规越来越严格,相应地对三效催化器的性能要求也随之提高。根据汽车尾气中三种主要污染物的反应机理,针对昆明贵金属催化有限公司自己开发研制的非均布三元催化剂进行动力学研究,推导出其反应动力学模型,解出了吸附平衡常数和反应速率常数,并对催化转化器内的氧气储存的子模型作了初步的探讨,且提供了求解方法。在动力学研究的基础上,主要研究了三元催化转化器的温度和浓度特性。通过对汽车尾气系统建立数学模型,并对模型进行数值求解,系统的考察了转化器内温度和浓度的变化趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 概述
• 1.2 汽车排放污染物
• 1.2.1 汽车排放污染物的种类
• 1.2.2 汽车排放污染物的危害
• 1.2.3 影响污染物排放的因素
• 1.3 汽车尾气排放法规分析
• 1.4 汽车尾气污染控制技术
• 1.5 三元催化器概述
• 1.5.1 三元催化器的发展史
• 1.5.2 三元催化器载体结构
• 1.5.3 转化器的性能指标
• 1.5.4 三元催化剂类型
• 1.5.5 三元催化器运行环境
• 1.5.6 三元催化器运行中存在的问题
• 1.6 研究的目的、意义和内容
• 1.6.1 研究的目的和意义
• 1.6.2 研究的主要内容
• 1.7 本章小结
• 第二章 三元催化数值模拟研究进展
• 2.1 三元催化转化器数学模型的发展及研究现状
• 2.1.1 针对转化器内的温度特性而开发的模型
• 2.1.2 仅考虑CO和HC的转化及温度特性的模型
• 2.1.3 多种气体共同研究的模型
• 2.1.4 动力学模型
• 2.1.5 其他模型
• 2.2 三元催化器模型的研究进展
• 2.2.1 单通道模型
• 2.2.2 非稳态模型
• 2.2.3 传质与传热的相关系数
• 2.2.4 多通道模型
• 2.3 研究催化反应动力学的意义
• 2.4 本章小结
• 第三章 实验部分
• 3.1 催化剂的制备
• 3.2 动力学研究的实验装置及流程
• 3.3 配气及其分析方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 动力学研究
• 4.1 化学反应动力学及模型
• 4.1.1 主要反应机理
• 4.1.2 求解过程
• 4.2 储氧模型
• 4.3 本章小结
• 第五章 三元催化器数学模型的建立与数值求解
• 5.1 建立模型
• 5.2 催化器温度场和浓度场的分布
• 5.2.1 温度场的分布
• 5.2.2 浓度场的分布
• 5.2.3 进气温度对起燃特性的影响
• 5.2.4 进气浓度对起燃特性的影响
• 5.2.5 催化器长度对起燃特性的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录A
• 附录B 程序清单
• 附录C