Badania kinetyki utleniania PM utleniaczami o różnych zawartościach tlenu

• Autorzy: Nagórski Z.

Warianty tytułu

EN

Investigation of the PM oxidation kinetics by various oxidizers

• Konferencja: Międzynarodowy Kongres Silników Spalinowych (3 ; 22-24.06.2009 ; Opole, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W referacie przedstawiono wyniki badań kinetyki utleniania cząstek stałych (PM) w obecności utleniaczy o rożnych zawartościach O₂. Znajomość parametrów termokinetycznych (tj. energii aktywacji i stałej szybkości reakcji) utleniania PM w rożnych warunkach tlenowych, pozwala na bardziej wiarygodne modelowanie procesu regeneracji. Dla potrzeb wyznaczenia ww. parametrów opracowano procedurę badawczą oraz zbudowano specjalistyczne stanowisko do grawimetrycznych badań kinetyki utleniania ciał stałych. Stanowisko pozwala nagrzewać płytkę pomiarową z utlenianym ciałem stałym do zadanej temperatury w atmosferze gazu obojętnego (N₂), następnie utleniać badane ciało utleniaczem o regulowanym udziale objętościowym O₂ w zakresie 9 - 21%. Podczas utleniania rejestrowano ubytek masy spalanej substancji oraz lokalne przebiegi temperatury spalin mierzone bezpośrednio nad tą substancją. Pomiary przeprowadzone dla różnych wartości temperatury utleniacza obrabiano wg przyjętej procedury, która pozwoliła wyznaczać energię aktywacji i stałą częstościową utleniania PM dla różnych warunków utleniania. Badania kinetyki utleniania PM w obecności utleniacza o dowolnym udziale tlenu, pozwoliły opracować temperaturowe charakterystyki szybkości utleniania PM w zależności od wybranych parametrów tego procesu.

EN

The paper presents the results of kinetics of particulate matter (PM) oxidation by various oxidizers. Definition of the thermokinetic parameters (that is activation energy and pre-exponential factor) of oxidation of the PM by various oxidizers forwards possibility for precise modelling of the regeneration process. In order to define the above mentioned parameters the investigation procedure has been formulated and the unique stand for gravimetrical tests of the PM oxidation kinetics was built. The stand enables: - heat the measuring plate with the PM up to assumed temperature in neutral gas environment (N₂), - oxidation the PM with a gas of regulated amount of O₂ in the range of 9 - 21%. During the oxidation, the burned mass of the PM as well as local distribution of temperature of exhaust gasses over the PM were registered. On the base of the investigations the values of the activation energy and pre-exponential factor for various oxidation conditions were obtained. The investigations of the PM oxidation kinetic by the oxidizers with various the O₂ participate allows to elaborate the temperature characteristics of the PM oxidation rate for these conditions.

Słowa kluczowe

PL

filtr cząstek stałych; DPF; cząstki stałe; kinetyka utleniania PM; metoda grawimetryczna

EN

diesel particulate filter; DPF; particulate matter; PM; gravimetrical method

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 48, SC2
• Strony: 208--218
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Nagórski Z.

• Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Ciambelli P., et.al.: Catalytic combustion of carbon particulate. Cat.Today, vol. 27, pp. 99-106, 1996.
• [2] Bisset E.J.: Mathematical Model of the Thermal Regeneration of a Wall-Flow Monolith Diesel Particulate Filter. Chem. Engineering Science 39, No. 7/8, pp. 1233-1244, 1984.
• [3] Field M.A., Gill D.W., Morgan B.B., Hawksley P.G.W.: Combustion of Pulverized Coal, BCURA Leatherhead, Cheroy and Sons Ltd., 1967.
• [4] Mogaka Z.N., Wong V.W., Shahed S.M.: Performance and Regeneration Characteristics of a Cellular Ceramic Diesel Particulate Trap, SAE Paper No. 820272.
• [5] Lahaye J., et.al.: Influence of Cerium Oxide on the Formation and Oxidation of Soot. Combustion and Flame, vol. 104, pp. 199-207, 1996.
• [6] Jelles S.J., Krul R.R., Makkee M., Moulijn J.A.: The influence of NOx on the oxidation of metal activated diesel soot. Cat. Today, vol. 53, pp. 623-630, 1999.
• [7] Nagórski Z.: Symulacyjne badania procesów regeneracji w samochodowym filtrze spalin. Prace Naukowe Politechniki Radomskiej - Transport nr 1(15) ISSN 1230-7823, str. 421-428, 2002.
• [8] Nagórski Z., Teodorczyk A., Bernhardt M.: Regeneracja samochodowych filtrów spalin - tendencje rozwojowe, modelowanie, badania symulacyjne. (ISBN 83-919377-0-4), Wydawca: Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej, Warszawa, str. 276, 2004.
• [9] Nagórski Z.: Grawimetryczna metoda badania kinetyki utleniania cząstek stałych. Poster na XVI Ogólnopolskim Sympozjum Naukowym „Motoryzacyjne Problemy Ochrony Środowiska, IP PW, Warszawa, 12 grudnia, 2008.
• [10] Nagórski Z., Teodorczyk A.: An Experimental Study of the Kinetics of Soot Combustion. Poster W5P115 on 32nd International Symposium on Combustion, Institute Combustion, McGill University, Montreal, Canada, August 3-8, 2008.
• [11] Shangguan W.F., Teraoka Y., Kagawa.: Kinetics of soot-O2 and soot-O2-NO reactions over spineltype CuFe2O4 catalyst. Appl. Cat. B: Environmental, 12, pp. 237-247, 1997.
• [12] Tabiś B.: Zasady inżynierii reaktorów chemicznych. WNT, Warszawa, 2000.
• [13] Zaghib K., Song X., Kinoshita K.: Thermal analysis of the oxidation of natural graphite: isothermal kinetic studies. Thermochimica Acta, vol. 371, #1-2, pp. 57-64, 2001.