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基于低温等离子体净化汽油机废气排放的实验及反应动力学分析

作　者: 司向云
导　师: 冉振亚
学　校: 重庆大学
专　业: 车辆工程
关键词: 等离子体汽车尾气净化率参数匹配反应动力学
分类号: TK411.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着我国汽车保有量的不断增加,汽车燃油消耗和污染物的排放也在不断上升;尤其是在汽车废气排放方面,严重的污染了大气的环境。为了缓解能源紧缺的形式和减少对大气的污染,近十几年来,发动机研究工作者做了大量的工作。但由于种种原因,使得研究成果不是很显著。文章在前人的基础上,提出采用低温等离子体技术处理汽车废气排放污染,作为目前治理汽车尾气污染的新颖技术,本文的目的就是对此进行研究。本文首先对低温等离子体的发展和研究现状进行了分析,提出了利用低温等离子体净化汽车尾气的方案;其次,通过对高压脉冲放电产生低温等离子体的机理进行了研究,通过分析等离子体去除汽油机污染物的化学反应过程,和等离子体净化汽油机尾气的机理,为低温等离子体净化汽油机尾气建立了理论基础;最后,我们根据实际情况设计了线—筒式等离子体器;然后,通过对大量研究成果的学习和分析,设计了与净化器相匹配的高压脉冲电源系统;为了得到线—筒式等离子体净化器所需电源和气体流量的最佳参数匹配,我们在常温常压下进行了,对标准气体的模拟试验,通过对实验结果的分析,我们得到了该电源在净化汽油机废气排放时的几项最佳匹配参数。在此基础上,我们通过模拟汽车尾气,对NO+N₂+O₂的体系建立动力学模型,通过对模型中NO的反应动力学曲线和实验数据进行比较,验证了反应机理的合理性。文章还利用动力学模型,对模拟尾气中的其余组分的反应动力学也作了分析和预测。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-18
  1.1 引言  9-10
    1.1.1 汽油机尾气中主要成分的危害性  9
    1.1.2 一氧化碳的产生和危害  9-10
    1.1.3 碳氢化合物的产生和危害  10
    1.1.4 氮氧化物的产生和危害  10
    1.1.5 微粒物质的产生和危害  10
  1.2 汽车尾气排放法规和净化技术  10-14
    1.2.1 汽车尾气排放法规分析  10-13
    1.2.2 汽车尾气净化技术  13-14
    1.2.3 我国汽车普遍采用的排放控制技术  14
  1.3 等离子体技术的发展与及其在治理汽车尾气中的现状  14-16
    1.3.1 等离子体技术的发展历史  14-15
    1.3.2 等离子体技术在治理汽车尾气中的现状  15-16
  1.4 本文研究的目的和主要内容  16-18
    1.4.1 本文研究的目的  16-17
    1.4.2 本文研究的主要内容  17-18
2 等离子体净化汽油机尾气的机理研究  18-27
  2.1 等离子体的基本理论和产生方法  18-22
    2.1.1 等离子体的基本理论  18
    2.1.2 等离子体产生的方法  18-19
    2.1.3 电晕放电  19-22
  2.2 低温等离子体净化汽油机尾气的机理  22-26
    2.2.1 低温等离子体净化汽油机尾气的基本反应过程  22-24
    2.2.2 自由基的产生  24
    2.2.3 等离子体净化CO、HC 与NOx 的反应机理  24-26
  2.3 本章小节  26-27
3 等离子体净化装置的设计  27-34
  3.1 净化器的设计  27-29
    3.1.1 反应器的设计  27-28
    3.1.2 整个净化器的设计  28-29
  3.2 电源系统的设计  29-33
    3.2.1 电源电压形式的选择  29-31
    3.2.2 电源参数的选择  31-32
    3.2.3 电源的选择  32-33
  3.3 本章小结  33-34
4 放电参数对模拟汽油机尾气净化率的影响  34-47
  4.1 模拟汽油机尾气的实验装置  34-35
  4.2 标准气体的模拟实验  35
  4.3 脉冲放电电压对NO、CO 和HC 净化率的影响  35-39
    4.3.1 脉冲电压对NO 净化率的影响  35-37
    4.3.2 脉冲电压对CO 净化率的影响  37-38
    4.3.3 脉冲电压对HC 净化率的影响  38-39
  4.4 脉冲放电频率对NO、CO 和HC 净化率的影响  39-42
    4.4.1 脉冲频率对NO 净化率的影响  39-40
    4.4.2 脉冲频率对CO 净化率的影响  40-41
    4.4.3 脉冲频率对HC 净化率的影响  41-42
  4.5 气体流量对NO、CO 和HC 净化率的影响  42-44
    4.5.1 气体流量对NO 净化率的影响  42-43
    4.5.2 气体流量对CO 净化率的影响  43-44
    4.5.3 气体流量对HC 净化率的影响  44
  4.6 综合  44-46
  4.7 本章小结  46-47
5 低温等离子体净化汽油机尾气的动力学分析  47-58
  5.1 汽油机尾气的概述  47
  5.2 反应气体的动力学模型建立  47-48
    5.2.1 动力学模型的假设  47
    5.2.2 高能电子撞击气体的反应过程  47-48
  5.3 化学反应速率常数的确定  48-51
    5.3.1 速率常数的概念  48-49
    5.3.2 速率常数的计算方法  49-51
  5.4 低温等离子体去除NO 的化学反应过程及动力学模拟  51-57
    5.4.1 除去NO 的主要化学反应及速率常数  51-52
    5.4.2 反应的动力学方程  52-53
    5.4.3 动力学反应模拟结果的分析与实验的比较  53-55
    5.4.4 模拟体系中其余组分的动力学分析  55-57
  5.5 本章小结  57-58
6 结论与建议  58-60
  6.1 结论  58-59
  6.2 建议  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
附录: A 作者在攻读硕士学为期间发表的论文  64

基于低温等离子体净化汽油机废气排放的实验及反应动力学分析

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