[發明專利]一種SCR旋流混合管

有效

• 申請號: 202011550297.0
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112627951B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 王文曉;左正興
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28;F01N3/20
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

1.一種SCR旋流混合管，其特征在于：進氣管與混合管中間的管路被分解成直徑更小的分支管路，使尿素噴射點可以布置在混合管中心、尿素噴射方向與排氣方向平行；所述進氣管與混合管之間的分支管路為螺旋管，螺旋管內的氣流進入混合管后形成旋轉氣流，旋轉氣流擾動產生湍流，加速尿素分解，湍流的擾動作用也促使尿素噴霧均勻分布于廢氣中，提高尿素及其分解物的分布均勻性；同時，因為螺旋管內氣流旋轉產生的離心作用，使螺旋管內的氣流進入混合管后集中分布于管壁附近，在管壁周圍形成較強的氣流層，將噴向管壁的尿素噴霧裹挾帶走，有效地避免了尿素溶液觸壁結晶；

為了更好地實現螺旋管的作用，通過增長尿素噴槍的長度將尿素噴射點的位置沿混合管軸線方向進行調整； 定義噴射點到混合管前端的距離為D，從混合管前端面的中心點出發，當噴射點沿氣流方向在軸線上運動時，D＞0；反之，D＜0；

圓臺螺旋線如下所示：

上述公式中，x，y，z分別為螺旋線在三維空間坐標系中的取值，a為螺旋線半徑，h為螺距，h的取值越小，螺旋管的旋轉程度越高； θ為角度，λ為本文的調整系數，與公式前面的正負號結合，調整圓臺螺旋線的樣式，當λ前為正號時，圓臺螺旋線的半徑越來越大，當λ前為負號時，圓臺螺旋線的半徑越來越小，λ可以為零，λ＝0時為圓柱形螺旋線； 對于z，右螺旋線時取正號，左螺旋線時取負號；

λ前為正號時，圓柱螺旋線的半徑逐漸增大，半徑增大速度與λ值的大小有關；隨著螺旋線半徑的增大，從螺旋管進入混合管的氣流向混合管壁運動的趨勢越強，從而在混合管壁周圍形成的旋流層，可以有效的帶走噴射向管壁的尿素，并通過湍流加速尿素的分解速率，降低混合管內的尿素結晶風險；

λ前為負號時，圓臺螺旋線的半徑逐漸變小，半徑減小速度與λ值的大小有關；隨著螺旋線半徑的逐漸減小，從螺旋管進入混合管的氣流逐漸集中分布于混合管的軸線位置，使氣流直接作用于尿素噴霧，提高尿素分解速率；但是，旋流集中于混合管軸線可能會將部分尿素直接沖向混合管壁，故在此時通過調整混合管前螺旋管的旋轉方向、增大尿素噴射點的距混合管前端的距離D，避免旋流將尿素吹向管壁；保證尿素溶液觸壁前混合管內壁面附近已形成大量旋轉的湍流，可以將噴向混合管內壁的尿素帶走并分解，有效降低結晶風險；

所述螺旋管路數在3以上時可以取得較好的結果，螺旋管路數能夠設置為多圈管路；

增加所述混合管的直徑，混合管的直徑為進氣管直徑的1.2倍，配合混合管壁形成的旋流，減小尿素直接觸壁的可能性，進一步降低尿素觸壁風險；

所述的一種SCR旋流混合管，其螺旋管進、排氣口的尺寸可以進行調整，實現螺旋管內氣流的速度調整。