Kommande emissionskrav inom fordonsindustrin för utsläpp av kväveoxider,
partiklar, kolväten och koldioxid innebär att tillverkarna måste förbättra
renheten på avgaserna som släpps ut. Ett sätt att göra detta är
efterbehandling av avgaserna med SCR-system. Ett SCR-system fungerar på det
sättet att man sprutar in urea i avgaserna vilket omvandlas till ammoniak
som i den efterföljande katalysatorn reagerar med kväveoxiderna och bildar
oreglerade ämnen.
För att få hög omvandlingsgrad av kväveoxiderna i katalysatorn är det
viktigt att man har en jämn fördelning av ammoniak i avgaserna samt att all
urea har omvandlats till ammoniak. Denna studie har gjorts på ett befintligt
SCR-system hos Scania CV AB. Målet med studien var att skapa en CFD-modell
för systemet och med hjälp av denna CFD-modell göra en parameterstudie för
att optimera ureafördelningen.
En CFD-modell skapades där beräkningsnätets inverkan på resultatet
undersöktes. För denna CFD-modell gjordes vissa avgränsningar. Inloppet
placerades direkt nedströms avgasturbinen för att ta med inverkan från
avgasbromsspjället och avgasröret för de alternativa insprutarplaceringarna.
Flödesbilden från turbinen förenklades till ett konstant flöde jämnt
fördelat över tvärsnittet. Utloppet från ljuddämparen modellerades ej då
utvärdering skedde i inloppet till katalysatorn. Urea ersattes med vatten
och avgaser ersattes med luft med samma fysikaliska egenskaper som avgaser.
Ingen väggfilm simulerades vid studien.
Vid parameterstudien valdes 3 stycken insprutningsplaceringar och 3 stycken
insprutningsutformningar. Dessa placeringar var i en gavel inne i
ljuddämparen, vid inloppet till ljuddämparen samt vid avgasbromsen. De
insprutningsriktningar som studerades var 8 håls radiellt riktad, enkel
medströmsriktad samt enkel motströmsriktad.
Vid utvärdering av resultaten sågs en tidsförskjutning när avgaser blandade
med insprutat vatten nådde inloppet till katalysatorn för inlopps- och
avgasbromsplaceringen gentemot gavelplaceringen. Denna tidsförskjutning
krävde modifiering av de utvärderingsmetoder som användes för att kunna
jämför det olika placeringarna. Med hjälp av dessa modifierade
utvärderingsmetoder sågs att insprutningsplacering och
insprutningsutformning hade påverkan för resultatet.
För gavelplaceringen gav den 8 håls radiella insprutaren jämnast fördelning
vid inloppet till katalysatorn. Vid utvärdering av inloppsplaceringen sågs
att den enkla motströms riktade insprutaren uppvisade jämnast fördelning,
denna insprutare uppvisade även jämnast fördelning för insprutare placerad
vid avgasbromsen. Från resultaten sågs att vid flytt av insprutaren från
gaveln till inloppet så förbättrades fördelningen vid inloppet till
katalysatorn med en faktor 40 samt med faktor 200 för placering vid
avgasbromsen jämfört m...