【導(dǎo)讀】粒物過(guò)濾裝置系統(tǒng)。為滿足我國(guó)國(guó)情和設(shè)計(jì)要求，過(guò)濾體選用價(jià)廉實(shí)用的鐵絲。網(wǎng)卷合成圓柱狀，再生系統(tǒng)選用反吹加熱再生，加熱源來(lái)自液化石油氣。體力學(xué)相關(guān)知識(shí)計(jì)算管長(zhǎng)和管徑等尺寸。再生系統(tǒng)選擇成熟的氣體燃燒器和鼓風(fēng)機(jī)，在。合適的尺寸下與過(guò)濾裝置進(jìn)行裝配。接著結(jié)合汽車電子相關(guān)知識(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行電控化。以達(dá)到最優(yōu)化工作，這牽扯到大量的傳感器應(yīng)用知識(shí)，參數(shù)匯總計(jì)算，以及單片機(jī)技術(shù)。最后本文中還設(shè)計(jì)了幾種實(shí)驗(yàn)，用以對(duì)本次設(shè)計(jì)的裝置進(jìn)行優(yōu)化。

　　

【正文】 6) 使用任何用電設(shè)備，均應(yīng)遵循一定的基本規(guī)則，包括： 如果身上有水、潮濕或者腳濕的時(shí)候不要身體任何部位接觸這些設(shè)備。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 25 頁(yè) 共 35 頁(yè) 不要拉電線。 如果不是適宜型號(hào)，不要將這些設(shè)備暴露在有危險(xiǎn)的環(huán)境 (如雨天或陽(yáng)光下 )。 不要讓孩子或不專業(yè)的人員操作這些設(shè)備。 (7) 客戶不得更換供電電纜。如果電纜損壞，停機(jī)，讓合格的技術(shù)人員進(jìn)行更換。 (8) 如果暫時(shí)不使用設(shè)備，則建議切斷系統(tǒng)向所有用電設(shè)備 (泵、燃燒器等 )的供電。 燃料供應(yīng) : 一般性注意事項(xiàng) : (1) 必須依照現(xiàn)行的法律和規(guī)則，由有資格的技術(shù)人員來(lái)安裝設(shè)備。安裝不當(dāng)可能引起對(duì)人員、動(dòng)物或物品的傷害，這種情況制造商不負(fù)責(zé)任。 (2) 建議安裝前對(duì)燃料供應(yīng)系統(tǒng)管道進(jìn)行仔細(xì)的內(nèi)部清洗，清除任何可能影響燃燒器正常工作的殘?jiān)? (3) 如果是初次使用燃燒器，須由合格技術(shù)人員執(zhí)行以下檢查： a) 檢查鍋爐房?jī)?nèi)外燃?xì)獾拿芊庑浴? b) 將燃料的流量設(shè)置為能夠保證鍋爐所需熱量的合適值。 c) 確認(rèn)供給燃燒器的燃料 流量與燃燒器要求的相符。 d) 確認(rèn)燃料進(jìn)口壓力與燃燒器銘牌上的標(biāo)示相符。 e) 確認(rèn)燃料供應(yīng)管直徑足夠大以保證供應(yīng)所需燃料量，并且根據(jù)現(xiàn)行規(guī)則，管路上要有安全裝置。 (4) 如果將有一段時(shí)間不使用設(shè)備，斷開(kāi)燃料的供給。 使用燃?xì)獾奶貏e注意事項(xiàng)： (1) 須由合格技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)行規(guī)則執(zhí)行以下檢查： a) 供氣管路和閥組符合現(xiàn)行法律和規(guī)則。 b) 所有燃?xì)夤苈返穆?lián)接均密封良好。 (2) 如果聞到有燃?xì)猓? a) 不要使用任何開(kāi)關(guān)、電話或其它任何可能產(chǎn)生火花的設(shè)備。 b) 立即打開(kāi)門(mén)窗，讓新鮮空氣沖走室內(nèi)燃?xì)狻? c) 關(guān)閉燃?xì)忾y。 d) 向合格的技術(shù)人員求助。 (3) 不要利用燃?xì)夤軄?lái)作為電氣設(shè)備的接地。 (4) 設(shè)備不使用的時(shí)候要將其關(guān)閉，并且將燃?xì)忾y關(guān)閉。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 26 頁(yè) 共 35 頁(yè) (5) 如果將有一段時(shí)間不使用設(shè)備，斷開(kāi)主燃?xì)獾墓┙o。 (6) 如果室內(nèi)有燃?xì)夤苈?，或者因?yàn)槌霈F(xiàn)有毒氣體和易爆氣體而產(chǎn)生危險(xiǎn)情況的環(huán)境須保持通風(fēng)良好。 鼓風(fēng)機(jī)的選擇 鼓風(fēng)機(jī)選擇的要素：（ 1）尺寸大??；鼓風(fēng)機(jī)大小應(yīng)在直徑 350mm 內(nèi)，對(duì)于車內(nèi)狹小的空間，我們要使用小的鼓風(fēng)機(jī)，而且鼓風(fēng)機(jī)還要輕。（ 2）功率大?。还β蚀笮∫?以上，風(fēng)量在 6m3/min。鼓風(fēng)機(jī)如圖 所示 圖 鼓風(fēng)機(jī) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 27 頁(yè) 共 35 頁(yè) 7 安裝后試驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)器材 SEMTECHDS 車載尾氣分析系統(tǒng) MAHAMPM4 顆粒物測(cè)量裝置 (如圖 ) 裝有DPF 反吹風(fēng)系統(tǒng) 的公交車 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 實(shí)驗(yàn)方法 在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，顆粒物的基本測(cè)量方法是濾紙稱重法，其它方法只能作為輔助手段；因?yàn)槟壳案鞣N粒徑分布測(cè)量方法都是基于氣溶膠的測(cè)量原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不同原理方法之間的差別較大，并 且都不能等同濾紙稱重法； 建議對(duì)技術(shù)改造后的非常規(guī)污染物進(jìn)行監(jiān)督評(píng)價(jià)，檢驗(yàn)是否有新生污染物；應(yīng)按照相關(guān)耐久性標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行耐久性實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)步驟： （ 1）檢查準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材。 （ 2）在臺(tái)架試驗(yàn)上組裝發(fā)動(dòng)機(jī)和 DPF準(zhǔn)備測(cè)試數(shù)據(jù)如圖 。 （ 3）連接好線路，打開(kāi)設(shè)備。 （ 4）開(kāi)啟發(fā)動(dòng)機(jī)，檢查運(yùn)行情況，如果異常即可停止進(jìn)行問(wèn)題探討和修改，甚至進(jìn)行設(shè)計(jì)上的修改。 （ 5）如果運(yùn)行情況正常則記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。 （ 6）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出 DPF對(duì) PM的減少起多大作用，各 種排放物減少的量。 （ 7）當(dāng)完成臺(tái)架試驗(yàn)后，對(duì)整車安裝 DPF和各種實(shí)驗(yàn)器材 ,如圖 。 （ 8）測(cè)試運(yùn)行情況并記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。 （ 9）綜合分析臺(tái)架試驗(yàn)和整車試驗(yàn)的不同并提出修改意見(jiàn)。 （ 10）當(dāng)該 DPF運(yùn)行良好并有良好的減少尾氣排放中的 PM后，則對(duì)汽車進(jìn)行各種路況下的測(cè)試。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 28 頁(yè) 共 35 頁(yè) （ a）顆粒物測(cè)試裝置 (b) 柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn) （ c）汽車整車試驗(yàn) 圖 各種實(shí)驗(yàn)形式 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 29 頁(yè) 共 35 頁(yè) 8 多空泡沫金屬新型過(guò)濾材料的介紹 泡沫金屬材料和陶瓷材料的對(duì)比分析 過(guò)去 , 由于價(jià) 格低廉、制作工藝簡(jiǎn)單 , 國(guó)內(nèi)通常采用泡沫陶瓷材料作為過(guò)濾載體 , 但因 k下降率低、機(jī)械性能差、回?zé)岵痪?、熱再生易破裂等因素一直制約了其發(fā)展。研究表明 , 具有一定孔隙尺寸的開(kāi)孔金屬泡沫體可用作高溫氣體和液體過(guò)濾材料。 與陶瓷材料相比 , 金屬材料的強(qiáng)度、韌性、導(dǎo)熱性方面更勝一籌 , 此外它還具有同等尺寸下重量輕、 k下降率高、背壓低等優(yōu)點(diǎn) , 特別適于越野車、農(nóng)用機(jī)械設(shè)備、軍用移動(dòng)電站等經(jīng)常在惡劣工況下作業(yè)的柴油機(jī) 。 再生方面 , 均勻的熱度分布使其不會(huì)在加熱過(guò)程中開(kāi)裂或熔化 , 因其高熱傳導(dǎo)率還可用作熱再生裝置的輻射加熱 器 。 在成本上 , 應(yīng)用粉末冶金技術(shù) , 可以降低其成本。泡沫金屬目前已有應(yīng)用 , HJS與 SHW 等公司采用該材料制成的過(guò)濾體由泡沫合金骨架焊接而成 , 與壁流式蜂窩陶瓷的結(jié)構(gòu)相似 , 它們的 k下降率相當(dāng) 。 在鐵鉻鋁與堇青石的對(duì)比試驗(yàn)中 , 同等尺寸下 , 鐵鉻鋁制成的載體壁厚可減小 1 /3,大大降低了壓力損失 。 多孔泡沫金屬炭煙過(guò)濾機(jī)理分析 對(duì)于多孔材料而言 , 對(duì)炭煙顆粒的捕集機(jī)理主要分為攔截、慣性碰撞、擴(kuò)散及重力沉降等 4種它們與微粒和過(guò)濾纖維之間的相對(duì)大小及相對(duì)速度有很大的關(guān)系。 4種過(guò)濾機(jī)理在柴油機(jī)排放微粒 過(guò)濾中的作用是不盡相同的 , 較小的微粒由于擴(kuò)散作用而在纖維上沉積 。 較大的微粒 , 則主要通過(guò)攔截和慣性捕集效應(yīng)沉積 。 更大的微粒則以重力沉降方式沉積。事實(shí)上 , 柴油機(jī)排放微粒的過(guò)濾是幾種機(jī)理綜合作用的結(jié)果 , 而其中 , 慣性碰撞機(jī)理是主導(dǎo)方式 , 這是因?yàn)榻饘倮w維及各節(jié)點(diǎn)的尺寸都相對(duì)較大 , 微粒的流速較高 , 重量較輕等特點(diǎn) , 使得擴(kuò)散、攔截、沉降的作用相對(duì)較小。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 30 頁(yè) 共 35 頁(yè) 9 幾種過(guò)濾體分析方法 HappelKuwabara單元模塊分析 在不考慮顆粒與纖維碰撞時(shí)發(fā)生的反彈以及由于顆粒吸附形成纖維表面增厚等復(fù)雜的 物理過(guò)程時(shí)，一般認(rèn)為纖維捕獲顆粒的機(jī)理主要有 :顆粒布朗運(yùn)動(dòng)、直接碰撞、慣性碰撞。通過(guò)分析選定的顆粒尺寸、密度、纖維尺寸、流場(chǎng)情況，本文假定模擬過(guò)程中顆粒的捕獲完全由于慣性碰撞機(jī)理引起，即由于慣性作用，顆粒在飛近纖維時(shí)偏離流線而與纖維發(fā)生碰撞并吸附。模擬計(jì)算通過(guò)對(duì)纖維截面形狀的寬高比、纖維角、顆粒尺寸等的研究與分析，確立纖維過(guò)濾器設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則。并且，將通過(guò)運(yùn)行于中型計(jì)算機(jī)或工作站的數(shù)值算法，通過(guò) Fortran 90語(yǔ)言在微型機(jī)上得以實(shí)現(xiàn)，以利于推廣。 過(guò)濾體效率測(cè)試 顆粒過(guò)濾體效率測(cè)試的試驗(yàn)系 統(tǒng)布置如圖 ， NISSAN TD23型 4缸柴油機(jī)的廢氣經(jīng)由排氣管和過(guò)濾體后通往實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)系統(tǒng)，在過(guò)濾體的上游和下游布置了溫度計(jì)、壓力計(jì)和采樣管路。管路中閥門(mén) A、 B控制過(guò)濾體上游和下游采樣的切換。排氣經(jīng)過(guò)稀釋器后，流向顆粒尺寸分析儀（ TSITM SMPS3310，測(cè)量范圍： ）。 SMPS將這段尺寸范圍分割成 64個(gè)區(qū)間并測(cè)量每個(gè)區(qū)間的顆粒濃度（個(gè) /cm3）。稀釋器用于將采樣的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣稀釋到 SMPS測(cè)量允許的濃度。計(jì)算機(jī)用于保存和處理 SMPS測(cè)得的數(shù)據(jù)。 圖 系統(tǒng)布置圖 4 缸柴油機(jī) 過(guò)濾器下游 P、 T 通風(fēng)系統(tǒng) 過(guò)濾器上游 P、 T 顆粒過(guò)濾器 稀釋器 SMPS 計(jì)算機(jī) 閥 B 閥 A 排氣 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 31 頁(yè) 共 35 頁(yè) 過(guò)濾體的改進(jìn) 在試驗(yàn)中觀察發(fā)現(xiàn) ,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間 ,過(guò)濾器不銹鋼纖維表面沉積著數(shù)量甚多的碳煙顆粒。沉積的顆粒增加了過(guò)濾體的體積和表面積 ,因而對(duì)過(guò)濾效率有增強(qiáng)作用。因模型未考慮顆粒沉積時(shí)，在慣性和攔截捕捉效應(yīng)明顯的顆粒尺寸范圍 ,計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)低于試驗(yàn)結(jié)果。因此推斷在模型中考慮顆粒的沉積效應(yīng)是模型改進(jìn)的方向之一。 顆粒在纖維表面的沉積在對(duì)過(guò)濾器試驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程中都在進(jìn)行 ,顆粒的沉積情況和發(fā)動(dòng)機(jī)工況、試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間和過(guò)濾器中排氣流量相關(guān) ,另外顆粒濃度亦隨過(guò)濾器內(nèi)深度方向變化 ,因此有必要對(duì)顆粒沉積量的計(jì)算進(jìn)行簡(jiǎn)化。在試驗(yàn)中 ,測(cè)得顆粒集中在～ ? m尺寸范圍內(nèi) ,按對(duì)數(shù)正態(tài)分布。計(jì)算表明 ,由于顆粒體積甚小且單纖維收集效率較低 (dp? m時(shí) ,? 5%),這部分顆粒在纖維表面的積累和增長(zhǎng)作用較小。另一方面 ,通過(guò) APS尺寸分析儀對(duì)尺寸范圍 12～ 0? m顆粒進(jìn)行測(cè)量 ,得到在各種發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件 下 ,過(guò)濾器上游的顆粒濃度約在 0～ 10個(gè) /cm3范圍內(nèi)波動(dòng)。在對(duì)顆粒的沉積效果的初步估計(jì)時(shí) ,取前述各影響參數(shù)的中間值 ,并取 5? m為 120? m尺寸區(qū)間 (設(shè)該區(qū)間上對(duì)數(shù)正態(tài)分布 )的中等尺寸 ,在半試驗(yàn)周期內(nèi) ,計(jì)算得到流過(guò)每個(gè)單元的該尺寸范圍的顆?？倲?shù)約在 5103個(gè)。模擬計(jì)算得到沉積在纖維表面的顆粒數(shù)約為 4? 102～ 5? 102左右。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 32 頁(yè) 共 35 頁(yè) 10 關(guān)于我國(guó)未來(lái) DPF 的應(yīng)用思考 我國(guó)經(jīng)濟(jì)在經(jīng)過(guò)高速發(fā)展的十年后逐步進(jìn)入中等速度的發(fā)展，以前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式在改變，今后將重視經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量而不是數(shù)量，經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)將集中在科技和綠色經(jīng)濟(jì)，今后汽車排放法規(guī)將更加嚴(yán)格。 鑒于我國(guó)人口總量的龐大所以環(huán)境的壓力將是很大的，尤其是中東部地區(qū)人口密集環(huán)境破壞嚴(yán)重，加之工業(yè)密集使得污染問(wèn)題成為近幾年人們關(guān)注的熱點(diǎn)，新聞中頻現(xiàn)污染問(wèn)題。今年春節(jié)過(guò)后京津翼地區(qū) 思，接著山東、陜西、河南等地也出現(xiàn)此類情況。在其后政府迅速出臺(tái) 各種政策來(lái)減少污染，大批工廠停產(chǎn)，汽車限行，天氣預(yù)報(bào)加入各種污染指數(shù)。更有境外媒體夸大污染影響對(duì)我國(guó)國(guó)際形象產(chǎn)生負(fù)面影響。所有的這些都促使中國(guó)將更加重視生態(tài)環(huán)境，人們將從發(fā)達(dá)國(guó)家過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)中尋找中的治理之路。 柴油汽車和其他柴油機(jī)械在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有很大比重，但是柴油燃燒后產(chǎn)生的沒(méi)有充分燃燒的顆粒物使得它成為 ，但是減少柴油機(jī)械又不是可行辦法，所以人們必須想出減少顆粒物排放的辦法， DPF系統(tǒng)是減少顆粒物排放的辦法之一，簡(jiǎn)單可靠的 DPF將在未來(lái)得到廣泛應(yīng)用，隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境的重視，人 們對(duì) DPF的研究越來(lái)越活躍，這主要是基于它在未來(lái)的廣大市場(chǎng)，盡管國(guó)外技術(shù)成熟但是我國(guó)國(guó)情不同，國(guó)外的產(chǎn)品雖然先進(jìn)高效但是價(jià)格大、適應(yīng)性差，這主要是我國(guó)燃油的標(biāo)準(zhǔn)低含硫量高。所以國(guó)內(nèi)的公司期望研發(fā)簡(jiǎn)單，有可觀捕捉能力的 DPF。這不僅可以占據(jù)我國(guó)市場(chǎng)也可以擴(kuò)大到廣泛的第三世界國(guó)家。因?yàn)檫M(jìn)入 21世紀(jì)，整個(gè)世界對(duì)于環(huán)境關(guān)注度有很大提高，氣候論壇對(duì)于污染問(wèn)題不斷擴(kuò)大，而我國(guó)對(duì)外界做過(guò)一定承諾，這也使得我們有很大的緊迫感。 今年在北京上海優(yōu)先進(jìn)行了歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，燃油也有較大的提高。這是對(duì)于很多種類 DPF是有利的。但我 國(guó)的公司研發(fā)的 DPF集中在公交等車輛，更廣大的像卡車、工程機(jī)械、發(fā)電廠、船舶等柴油燃料機(jī)械卻沒(méi)有相配套 DPF。這和采購(gòu)能力有關(guān)，所以政府必須向研發(fā)單位進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)或補(bǔ)貼，對(duì)于采購(gòu)能力不強(qiáng)的行業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼或無(wú)償提供。作為研發(fā)部門(mén)應(yīng)該積極擴(kuò)展各種有前景的環(huán)保行業(yè)從不同的柴油機(jī)械出發(fā)，研究不同的 DPF，迅速使產(chǎn)業(yè)鏈建立起來(lái)，形成成熟行業(yè)。 對(duì)于世界先進(jìn)概念顆粒物捕捉器我們要關(guān)注，像電磁捕捉、微波加熱再生、催化及捕捉集成模塊化、先進(jìn)的電控技術(shù)