[发明专利]柴油机尾气模拟发生装置及微粒捕集器测试系统

说明书

技术领域

    本发明涉及柴油机尾气碳烟颗粒后处理技术，具体涉及一种尾气温度、速度和颗粒浓度等参数线性可调的柴油机尾气模拟发生装置以及以此装置为尾气排放源的微粒捕集器过滤效率、压降特性和再生特性研究测试系统，可以用于不同种类的柴油机微粒捕集器的性能研究。

背景技术

柴油机具有良好的动力性和燃油经济性，使其得到广泛地应用；柴油机与汽油机相比，具有效率高，油耗低，有害气体HC、CO排放量相当低，一般只有汽油机的几十分之一，柴油机的NOx排放量和汽油机处于同一个数量级，但是柴油机碳烟微粒排放是汽油机的30～80倍。柴油机排放的碳烟颗粒物由粒径为0.1～10μm的多孔碳粒群组成。其中粒径小于1μm的颗粒物占90％以上，这些超细颗粒物具有很强的吸附力，所以几乎全部可以被吸入人体内，对人体的心脏和呼吸道伤害很大，常黏附有致癌物质。利用化学物料平衡法确定颗粒物排放源的研究结果也表明，对于最致命的粒径小于2.5μm的微细颗粒物，柴油车是最主要的排放源，柴油机排气微粒对环境造成的污染日益严重,已引起世界各国政府和公众的密切关注和广泛重视。柴油机微粒捕集器是目前国际上公认的最实用有效和接近商品化的柴油机排气微粒后处理技术。目前对各种微粒捕集器的研究主要集中在过滤效率、压降特性和再生特性上，主要采用计算机模拟仿真和真机实验等研究方法。尤其是模拟仿真技术得到大量应用，可以对尾气参数和捕集器的结构参数进行灵活设定。

但是，由于柴油发动机尾气排放温度、速度、颗粒物浓度、颗粒粒径等参数无法实现线性可调，且排放状态不稳定，不同参数的尾气对微粒捕集器的过滤效率、压降特性、再生特性无法实现真机实验验证，模拟仿真结果缺乏实验验证手段，严重制约着高性能微粒捕集器的研发。

发明内容

本发明创造的目的之一是针对现有研究方法和技术存在的不足，提出一种柴油机尾气模拟发生装置，该装置可以实现尾气温度、速度、颗粒浓度等参数的线性稳定可调。

为实现本发明创造目的而采用的技术方案是这样的，一种柴油机尾气模拟发生装置，包括气固喷射器、投料装置和进风装置。 所述气固喷射器包括变径管Ⅰ。所述变径管Ⅰ的尾端的管口半径为R、首端管口的半径为r₁，R₁ >r₁。所述投料装置位于变径管Ⅰ的上方，投料装置包括：装有碳粉颗粒的料箱，以及传动杆、下料螺杆和下料管。所述料箱为一个中空容器，其上端敞口、下端具有出料口。所述下料管一端连接所述出料口、另一端插入变径管Ⅰ的管壁。所述料箱上方安装有调速电机，所述传动杆的一端连接调速电机的转轴、另一端连接位于料箱内的下料螺杆。所述进风装置包括风泵、电加热器、变径管Ⅱ和进风管，所述风泵具有进风口和出风口。所述电加热器包括一个内部安装有若干发热元件的中空壳体，所述中空壳体具有进风口和出风口。所述变径管Ⅱ的尾端的管口半径为R、首端管口的半径为r₂，R₂ >r₂。所述进风管的一端连接风泵的出风口、另一端连接所述电加热器的进风口，所述变径管Ⅱ的尾端与所述电加热器的出风口连接。所述变径管Ⅱ的首端从变径管Ⅰ的尾端插入到变径管Ⅰ的管体内部。

进一步地，所述进风管上安装有阀门Ⅰ，所述下料管上安装有阀门Ⅱ。

值得说明的是，在所述柴油机尾气模拟发生装置中，碳粉颗粒随着下料螺杆的转动进入到变径管Ⅰ中，在所述风泵的作用下，变径管Ⅰ内部实质上成为了一个气溶胶发生器。所述风泵、加热器和气溶胶发生器可以分别对模拟尾气的风速、温度、碳烟颗粒浓度和粒径在柴油机尾气参数变化范围内可以实现线性调节和稳定运行。

进一步来说，所述风泵能够产生速度可控的气流，该气流的流速在柴油机尾气速度变化范围内，具体地，可以通过调整风泵进风管上的阀门来调整气流速度。而本发明中的采用了电加热器，其结构是：由作隔热处理的加热器桶壁和六根带散热翅片的电加热管以及半圆形隔板组成，所述隔板主要用于支撑加热管和改变气流方向，使气流和加热管散热翅片充分接触，提高加热效率；加热系统通过调整通电加热管组数和加热电压来调整，加热器可以把风泵吹出的环境空气加热到设定温度，该温度在柴油机尾气温度变化范围之内。