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随着居住环境的不断恶化,国家颁布了更严格的排放法规,相应的针对重型柴油机NOx的排放限值也越来越苛刻。为了解决NOx排放问题,我国主要采用SCR作为后处理净化技术。但是SCR技术在实际运用中,面临低排气温度下NOx转化效率低和偶有尿素结晶的问题。由于这些问题的根源来自SCR喷雾发展过程以及催化器特性,因此本文主要研究喷雾特性及尿素液沉积特性。论文利用实验数据建立一维SCR催化剂模型,应用此模型分析结果表明氮氧化物转化效率随氨氮比的增加而增加,但氨氮比接近1时转化效率提升幅度不大,而氨泄漏随氨氮比的增加而增加;在一定排气温度范围内,氮氧化物的转化效率受排气温度影响明显;在低排气温度下,空速对氮氧化物转化效率的影响比中高排气温度更明显。为了进一步解决低排气温度下NOx转化效率低和尿素结晶问题,基于实际SCR特定工况,建立三维喷雾模型。研究发现:喷孔数的变化对尿素液喷雾形态、氨气的生成效率以及均匀性分布影响不大,但是对尿素液残留以及液膜的形成影响较大;喷嘴高度处于入口管轴线附近位置,有利于氨气的生成和均匀性的提高以及缓解液膜的生成和尿素液的残留;喷射角度对液膜的生成、尿素液残留量、氨气生成率以及氨气分布影响明显;为了兼顾尿素结晶以及氨气均匀性两方面,需要合理的排气流量;减少壁面热量的散失,有利于缓解低温尿素结晶现象;没有混合管结构的SCR产氨率较低,但有良好的氨气均匀性和较好的NO转化效率;与前者相比,有混合管结构的SCR均匀性欠佳,但有更优的氨气生成效率和NO的转化效率。应证了氨气均匀性和氨气生成效率都对氮氧化物的转化效率有影响,但是两者相比,氨气生成效率对SCR转化效率影响更明显。此外前者还具有缓解尿素液沉积的优势。研究结果可用于SCR喷雾装置的优化设计。