Effect of Injection Placement and Heat Addition on Ammonia Mass Distribution in SCR Catalytic Filter System by Numerical Simulation
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2009
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English
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학술저널
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25-32(8쪽)
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Selective catalytic reduction (SCR) and diesel particulate filter (DPF) are a potential way to diminish NOx and soot emissions from exhaust gas of diesel combustors, respectively. The use of these methods in the automotive application requires more space and has a higher pressure drop. SCR catalytic filter system is a novel exhaust gas after-treatment method that can reduce NOx and soot emissions simultaneously. This device can save space and the use of SiC DIA-Schumalith filter has a low pressure drop. As generally SCR device, the performance of SCR catalytic filter system depends on the various additional factors. Two factors discussed in this study are uniformity of flow which corresponds to the homogeneity of NH3/NOx mixture, and the catalyst surface temperature which is important factor to achieve an optimal NOx conversion. The amount of ammonia must be controlled with the amount of NOx. If the amount of ammonia is much higher than that of NOx, the ammonia slip will be formed. On the other hand, if the amount of ammonia is less than that of NOx, the catalyst is not fully active. Therefore, a uniformity of ammonia mass distribution is studied numerically in this paper in which it depends on the velocity field of gaseous flow in SCR device. As the ammonia mass distribution, a temperature distribution in SCR device is discussed in this study to reach the working temperature of catalyst used in the SCR catalytic filter system. A heater is set up at the bottom wall of SCR device to adjust the temperature of gaseous flow in the range of working temperature. However, the heat addition influences the velocity field of gaseous flow in SCR device and affects the ammonia mass distribution, eventually. Hence, the effect of heat addition on the uniformity of ammonia mass distribution is investigated in this paper. The influence of different injection placements on the ammonia mass distribution is also discussed. The results show that the ammonia mass distribution is more uniform for the injector directed radially perpendicular to the main flow of inlet at the gravitational direction than that at the side wall for turbulent flows (Re = 4255). The injection placement has a small effect on the uniformity of ammonia mass distribution in the case of laminar flow (Re = 64). It is also found that the mixing index decreases as increasing the heating temperature in the case of ammonia injected at the side wall. The result also shows that the catalyst surface temperature at the laminar flow is higher than that at turbulent flow.
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