1.1选题的目的及意义

SCR全称为“选择性催化还原”技术, 该技术原理是在富氧的环境内利用尿素水溶液作为载体在催化剂的催化作用下将氮氧化物选择性地还原生成氮气和水。具体流程是将尿素水溶液喷射入排气管，其在高温下分解成为氨气和二氧化碳，然后氨气在催化剂的作用下与柴油机尾气中的NOx发生化学反应，生成氮气和水。

携带SCR系统的柴油机遇到的沉积物问题：SCR柴油机的实际运行过程中排气管壁容易生成沉积物，这不仅使得参与SCR反应的氨气浓度减少，从而导致SCR系统的转化效率降低，而且还会导致排气管部分甚至全部堵塞，排气背压增大。这些问题使得发动机的性经济性与可靠性下降。

根据沉积物的现有研究发现，尿素水溶液与排气管壁的直接接触是沉积物形成的必经过程，这引出莱顿弗罗斯特效应的作用。

莱顿弗罗斯特效应是指液体不会润湿炙热的表面，而仅在其上形成一个蒸汽层的现象。液滴接触过热表面时，蒸汽逸散在液滴和热平面之间的缝隙中从而托起液滴并切断了液滴与热平面的直接接触。

课题研究意义：携带SCR系统的柴油机的排气管壁的莱顿弗罗斯特效应可以避免尿素液滴与排气管壁直接接触，从而抑制沉积物--尿素结晶的形成。但目前SCR排气管出现沉积物，表明莱顿弗罗斯特效应消失，在此情况下探究排气管壁莱顿弗罗斯特点的影响因素，从而为未来SCR系统的设计提供参考。

1.2研究现状

祝能通过单因素仿真分析探明了排气温度、空速、排气管材料、排气管厚度、添蓝温度以及添蓝喷射速率对沉积物生成量的影响规律,其中沉积物生成量对排气温度变化的敏感性最强,其次为空速和添蓝喷射速率,其它因素的影响较小。

余俊波模拟分析了 SCR系统排气管尿素分解段的温度分布、沿管路长度和直径方向截面的组分分布、出口截面氨气分布。运用控制变量法,研究排气温度、排气流量、尿素喷射量、喷雾锥角、喷雾温度等运行参数对尿素转氨效率、出口截面氨气均匀性、沉积物生成量的影响,综合评价其对尿素分解过程的作用。研究表明,在变量设置范围内,排气温度、排气流量、尿素溶液喷射量对尿素分解效果影响最明显;提高排气温度、适当增加排气流量有利于尿素分解;尿素溶液喷射量过大会使尿素分解效果迅速恶化;喷雾锥角、喷雾温度对尿素分解的影响较弱。

钟秋月等针对某款柴油机结晶问题进行试验分析，结果表明结果表明尿素喷射量、尿素喷雾平均直径 (SMD) 及混合器结构对结晶有很大的影响。得出结论：（1） 尿素喷射量越小越不容易结晶, 在排放标定阶段在满足排放的条件下尽量减少尿素喷射量;(2) 喷雾粒径越小越不容易结晶, 在喷射系统选型时选择喷雾粒径小的喷射系统;(3) 涡轮式混合器改善气流同时改善尿素结晶, 在混合器的设计上要重点关注。