催化型微粒捕集器工作过程动力学特性及协同作用机理研究

基本信息
批准号:51406017
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:吴钢
学科分类:
依托单位:长沙理工大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘志强,张巍,尹艳山,徐东辉,丁景峰,卢东旭
关键词:
微粒捕集器动力学特性氧化催化转化器催化再生协同作用
结项摘要

The diesel particulate filter(DPF) catalyzed regeneration is affected by reaction process in diesel oxidation catalyst(DOC), when DOC is installed in front of DPF, there is nonlinear coupling and cooperative relationship between DOC and DPF. And the regeneration efficiency and service life of the system is affected by the relationship between DOC and DPF.Based on the nonlinear dynamics theory and advanced characterizationmethods, this project is study on dynamical characteristics and synergistic effect between influence factors of DPF Catalytic regeneration process assisted with DOC.First, SEM and XRD are used to characterize the catalysts quantificationally, the non-linear dynamical method is applied to analyze the dynamic characterizations of impact factors during the catalytic reaction process, and contribution weighing of different impact factors will be studied. As the results, the Synergy rules of impact factors duringcatalytic regeneration process. As the second step, the dynamic characterizations of impact factors is modeled by mathematical equations, together with the physical and chemical models during particulate filtering and regenerating process of DOC and DPF, these models will be coupled to create a non-linear dynamics model, which is used to describe the working process of DPFin the following step. Finally, the coupled model is adopted to analyze the influences of synergy levels of impact factors on regeneration efficiency of DPF, and fatigue resistant property of catalyst. The purpose is to develop one method, which can increase the regeneration efficiency and working life of the catalytic regenerative DPF.

在DPF前端加装DOC进行催化再生时,DOC上的化学反应与DPF催化再生过程之间存在非线性的协同作用关系,而该关系直接影响整个催化再生系统的再生效率和使用寿命。本项目基于非线性动力学理论,通过采用先进的表征和观测手段,探寻DOC辅助催化再生型DPF工作过程中的动力学特性以及各影响因素之间的协同作用规律。首先采用SEM、XRD 等手段对催化剂进行定量表征,运用非线性动力学方法对催化反应过程各影响因素的动力学特征进行分析,研究各影响因素对催化反应过程的贡献权重,得到各影响因素对催化再生过程的协同作用规律;其次将各影响因素动力特性进行数学表达,并与DOC和DPF上的物理、化学模型进行耦合,建立描述微粒捕集器工作过程非线性动力学模型;最后利用所建模型分析DOC、DPF上各影响因素之间协同程度对微粒捕集器再生效率及抗失效性能的影响,提出一种提高微粒捕集器催化再生效率和使用寿命的方法。

项目摘要

柴油机微粒捕集器(DPF)是一种有效的柴油机微粒处理装置,在DPF前端加装氧化催化转化器(DOC)进行催化再生时,DOC上的化学反应与DPF催化再生过程之间存在非线性的协同作用关系,而该关系直接影响整个催化再生系统的再生效率和使用寿命。本项目基于非线性动力学理论,以DOC辅助催化再生DPF工作过程中各影响因素的动力学特性为研究切入点,通过采用先进的表征和观测手段,探寻DOC辅助催化再生型DPF工作过程中的动力学特性以及各影响因素之间的协同作用规律。首先采用SEM、XRD 等先进的表征和定量测试手段对所制备的DPF再生催化剂的相关动力学特征参数进行了表征、测试和评价;运用非线性动力学方法对催化反应过程各影响因素的动力学特征进行分析,研究了各影响因素对催化反应过程的贡献权重,得到了各影响因素对催化再生过程的协同作用规律;其次将各影响因素动力特性进行数学表达,并与DOC和DPF上的物理、化学模型进行耦合,建立了微粒捕集器工作过程非线性动力学模型;最后利用所建的模型分析了DOC、DPF上各影响因素之间协同程度对微粒捕集器再生效率及抗失效性能的影响,提出了一种提高微粒捕集器催化再生效率和使用寿命的方法。项目执行过程中发表了学术论文6篇,其中SCI收录3篇;授权发明专利4项;培养硕士研究生4名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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