NOx在净化中的反应动力学特性的试验研究与数值模拟.pdfVIP

NOx在净化中的反应动力学特性的试验研究与数值模拟 口 夏卫东 口 李居峰 口 丁兴贵 上海大学 机电工程与 自动化学院 上海 200072 摘 要：在 自制试验系统的基础上，在常温条件下以介质阻挡放电产生低温等离子体，建立低温等离子体处理NO 化学反应过程的数学模型。然后利用MATLAB编程求解微分方程组，进行数值模拟，对NO 在净化反应器中的反应机理 进行理论研究。实验证 明了模型建立 的合理性。 关键词：低温等离子体 介质阻挡放 电 NOx 反应速率 MATLAB 中图分类号：X511 文献标识码 ：A 文章编号：1000—4998(2OO9)O4—0073—04 截 至2o00年 末 ，全 世 界汽 车 拥 有量 超 过 6亿 辆 ，平 有 #I-径 为32mm、壁 厚 为 1mm 的铜 管 。其 中 ，直 径 为 2 均拥 有量 为 1l6辆 ／千人 ，并 以3000万辆 ／年递 增 ；人 们 mm 的不锈 钢 丝 和环 形不 绣钢 丝 同为 负极 ，铜 管3为 高 在 享用 汽 车 时 ，一个甩 不 掉 的健康 杀手 如影 随形 且 迅 压 放 电正极 。聚 四氟 乙烯 支撑 环5对石英 管2和铜 管3起 速膨 胀 ，那就是汽 车尾气 1。 支 撑作 用 。经低 温等 离子 处理 后 的气体 经金 属催 化剂 8 传 统 的处 理 汽 车尾 气 的方 法是催 化 剂 净化 。但 随 后 由排 气 口排 出 。放 电参 数 为 ：放 电 电压 峰值 15kV，频 着 国内外对 汽 车排 放 要求 的越 来越 严 格 ，催 化 剂 应用 率2OkHz，输 出功率 30W 。 的成 本也越来 越 高 ，特别 是催化 剂要 用 到稀 有贵金 属 ， 2 化学反应动力学模型的建立 但 贵金属 易 中毒失 去活 性 。 低 温等 离子 技 术 (NTP)的 出现 给净 化 方法 指 出 了 2．1 动 力学模 型的假 设 一 条 新 的途径 。从 上个 世纪80年 代 开始 ，国外 很多科研 为 便 于分 析 和 获得 一 些 直 接 的结 果 ，在 建 立动 力 工作 者就 开始 利用 低温 等 离子放 电技术进行 各方 面 的 学模 型并进 行分析 时作如下假设 ：① 忽略等离子体 的 研究 。等 离子体 化 学方 法净 化汽 车尾 气 的机理 是 ，J~．g- 磁 效应 ；②忽 略 中性原子 和 离 子 的运 动对 等 离 子体 过 压 下通 过 电晕 或 介 质 阻挡 放 电产生 低 温 等 离子 体 ，利 程 的影 响 ；③ 不考 虑粒 子分 布 的空 间效应 ，即认 为放 电 用等 离子 体 中含有 的大 量 高能 电子 、激发态粒 子 、原子 间隙 内粒子均匀分布 ，电场均匀分布 ；④等离子体反应 氧 (0)以及 由此 产 生 的氧 化 性 极 强 的 自 由基 (OH ， 器 内温度 分布 均匀 ，放 电产生 的 自由基 分布 均匀 。 HO )、臭 氧 (0 )等 ，引发 一 系 列 的物 理 和 化 学反 应 ， 放 电阶段 的过程 很 复杂 ，放 电开始 以后 在很 短 的 从而 实现净 化 有害物 的 目的。 时 间 内，自由基和 离子 的浓 度就 达 了稳 定 ，然后 才参 与 本文 采 用 自行研 制 的介 质 阻挡 放 电反 应 器 ，采 用 到与氮 氧化物 的反 应 中 。因此 ，可 以将 整个 反应 过程 的 高压 脉 冲 电源 放 电，在常压下产 生低 温等离 子 体 。在 自 模 型分 为 两部 分 ：高能 电子撞 击 气 体 的过 程 和一般 的 制 的试 验 系统 的基础 上 ，首先 建立 NTP处 理 NO 化 学 化学 反应过 程 。 反应 过程 的数学模 型 ，然后 利 用 MATLAB编 程求 解 微