第5期（总第226期）
2016年10月：设计计算：
车用发动机 VEHICLE ENGINE
SCR反应物理化学过程模型及验证
贾思峰，管斌，刘柯，李忠照，林赫，黄震
（上海交通大学动力机械及工程教育部重点实验室，上海200240）
No 5 (Serial No 226)
Oct2016
仿真计算软件。通过小样台架试验测试了钒基催化剂在不同温度、空速、含氧量、N02与NO，的摩尔比以及要氮比条件下的NO.转化率，并与计算结果进行对比。结果表明，模型计算值与试验结果具有很好的一致性，低温条件下，空速越低，NO2与NO，的摩尔比越大，NO，的转化率越高
关键词：选择性催化还原；数学模型；仿真 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2016 05 001
中图分类号：TK4215文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2016)05-0001-04
随着排放法规的日益严格，氮氧化物（NO)作为主要的大气污染物之一，其排放控制已经成为国际环保领域的研究重点。选择性催化还原技术(NH3-SCR)是目前较为成熟有效的NO去除技术，在国际上得到了广泛的应用。针对不同的发动机，快速开发出与之匹配的满足排放标准的SCR 系统，是一项复杂的工程。而采用仿真的方法对 SCR系统进行优化设计和性能研究，可以提高效率，节约成本。我国对SCR技术的研究起步较晚，自前对于SCR系统的仿真研究主要依颗于国外商用软件平台，对模型和SCR反应机理难以有较为深入的理解和分析
本研究建立了零维SCR反应器模型，采用 VC十十语言编写了SCR反应仿真计算软件，并与小样试验的测试结果进行了对比分析，在此基础上讨论了不同温度、空速、含氧量、NO2与NO的摩尔比（n（NO2）：n（NO，）以及氮比等工况对NO 转化率的影响。
1SCR反应数学模型
SCR的蜂窝载体由固体基体形成的多通道组成，其内部的流动和化学反应复杂，为了降低计算量并建立符合实际状况的反应器动态数学模型，对模型进行如下简化和假设：
①反应器内载体温度和气体组分浓度均勾分布：②催化剂在载体表面均勾分布，各处化学反应速
收稿日期：2016-07-05；修回日期：2016-09-09
率相同：③流人和流出反应器的气体组分浓度、温度和速度分布均勾；④反应为稳态反应，即反应物的吸脱附达到平衡；反应气为理想气体，满足理想气体状态方程
1.1控制方程
1）组分守恒
e.dCi-+(Chm-Ci)+GSA .) AP.
nj-i·Tj
(1)
式中：C:为组分i的浓度；ε为蜂窝载体比开孔面积9为气体体积流量；V为SCR的体积；Ci-in和 Ciu是进口和出口组分i的浓度；GSA是SCR的体积比表面积；ni是反应i中组分i的系数；r为化学反应的反应速率。
2）压降模型
流体经过催化剂载体时，只有沿轴向的速度，压力损失依据达西公式进行计算2」：
zp
(2)
式中：ds是平均水力直径；二64/Re为层流管内摩擦系数；是通道形状因数；Re为雷诺数；为气体密度；V为排气的轴向速度
3）气相能量守恒
dT:
E.V·p.Cr-s.-
dt=q'α·Cp-(T-
Tout)+kh·V.GSA·(T,—T,)。(3)
式中：T为气体的温度；C·为气体的比定压热容：
作者简介：贾思峰（1991一），男，硕士，主要研究方向为柴油机尾气后处理jiasifeng@sjtueduen，