您好,欢迎来访河南金牟山环保科技有限公司网站!
联系方式 more +

河南金牟山环保科技有限公司
手机:15738505537
电话:15738870669
地址:河南巩义市工业集聚区
官方网址:www.fwtcxrt.com

壁流式蜂窝陶瓷

壁流式蜂窝陶瓷

浏览: 发布日期:2018-07-31 11:59

壁流式蜂窝陶瓷简介

壁流式蜂窝陶瓷是目前综合性能最好的过滤体,其突出的优点是过滤面积大,捕捉效率高(可达95%),耐高温,重量轻,机械性能优良。蜂窝陶瓷可由多种材质制成。主要材质有堇青石、莫来石、钛酸铝、碳化硅、氧化锆、氮化硅及堇青石-莫来石、堇青石-钛酸铝等复合基质。目前,壁流式蜂窝陶瓷的常用材质为堇青石或碳化硅。虽然碳化硅质蜂窝陶瓷的耐热性能优良,且强度较高,但其热膨胀系数较大,且成本较高。但国内外对莫来石蜂窝陶瓷的研究却相对较少。

壁流式蜂窝陶瓷的结构紧凑密实,机械强度高。其过滤方式属于表面过滤,表面形成的碳烟微粒层也参与过滤,因而过滤效率最好。由于过滤面积大,流动阻力较小,因此壁流式蜂窝陶瓷不仅过滤效率高,压降也低。相比较泡沫陶瓷而言,壁流式蜂窝陶瓷呈现各向异性,其径向热膨胀系数是轴向的近两倍,因此其径向上的温度梯度应尽量小,温度梯度须保持在350℃/cm以下才不会导致热应力损伤,这是热再生需要注意的问题。近年来,国内也开始生产壁流式蜂窝陶瓷,其成本已大大降低。

壁流式蜂窝陶瓷

壁流式蜂窝陶瓷优点

1、抗震性能好,使用寿命长,可以达到10万公里;

2、过滤效率高,平均在90%以上;压降低且压降上升缓慢,对柴油机的影响小;

3、热膨胀系数低,耐热冲击性好;

4、耐高温,适合于热再生;

5、已工业化生产,成本合理。

壁流式蜂窝陶瓷结构及工作原理

壁流式蜂窝陶瓷的基本特征就是蜂窝陶瓷的各个孔道一端是开通的,而在另一端是封闭的,且在某一端的开通口和封闭口是交错、相间分布的。柴油机排气时,尾气流入壁流式蜂窝陶瓷前端的开口孔道内,由于前端开口的孔道在末端是封闭的,因此气流就会流经多孔薄壁而流入相邻的、末端开口的孔道内,并从末端流出。在此过程中,气流中粒径较大(大于薄壁内的气孔孔径)的微粒就不能通过蜂窝薄壁而被捕捉,而那些粒径较小(小于薄壁内的气孔孔径)的微粒则随气流通过薄壁而排放到大气中。当碳烟微颗粒堆积至一定程度时,就会影响捕捉效率。因此,还需通过再生技术以除去沉积在薄壁上的碳烟颗粒。目前,可通过喷油助燃、微波、电加热、电自加热、送向喷气等方法使碳烟颗粒中的有机物燃尽,从而实现微粒捕捉器的再生。目前,国内已有壁流式微粒过滤器电加热再生自动控制系统。

图1 壁流式蜂窝陶瓷结构及工作原理图

图1是壁流式蜂窝陶瓷结构及工作原理图

壁流式蜂窝陶瓷的过滤机理

微粒在微管内流动时有以下三种最主要的过滤机理:

一、扩散沉积

由于布朗运动,微粒的运动轨迹与流体的流线不一致。细小的微粒在布朗运动作用下扩散至壁面和微孔的内表面,微粒的尺寸越小,温度越高,则布朗运动越剧烈,扩散沉积作用越明显。扩散沉积作用与壁面壁厚、壁面微孔孔径及微粒尺寸和流速有关。当微粒直径小于lum时,微粒的扩散作用已比较明显,当微粒的直径小于0.1um时,其扩散作用即十分强烈,因此对于柴油机排气微粒的过滤,扩散捕集是十分重要的。减小微孔孔径和增加壁厚可以提高微粒的扩散沉积效率,但会导致过滤体压降的上升,因此需要综合考虑。降低流速是提高扩散沉积效率的有效方法,这可以通过增大总的过滤表面积和壁面孔隙率来降低微孔内的平均流速。试验表明,壁流式蜂窝陶瓷0.4mm的通道壁厚对于扩散作用显著的微粒(<0.1um)已经足够了。

二、拦截沉积和筛分

当微粒接近过滤表面,一旦其与过滤表面的距离小于或等于其半径时,微粒就被拦截。特殊地,当微粒的直径大于微孔孔径时,微粒就被捕集,过滤体起了筛子的作用,这就是筛分机理。筛分机理在微粒的过滤中扮演着十分重要的角色,但这并不意味着壁流式蜂窝陶瓷本身具有较强的筛分作用。实际上,壁流式蜂窝陶瓷的平均微孔径最小也有数微米,而90%以上的柴油机微粒直径在lum以下,显然不满足筛分条件。但是由于扩散沉积作用,微粒会在微孔入口处形成堆积,其效果等同于减小微孔径,使拦截作用加强,以至形成筛分作用,筛分作用是过滤后期的主要捕集机理。

三、惯性沉积

气流在流入微孔内时,会产生气流收缩,导致流线弯曲,但气流中的微粒,由于惯性作用,运动轨迹不随流线弯曲,而碰撞沉积在微孔入口外区域内。总的来说,壁流式蜂窝陶瓷对柴油机微粒的惯性捕集效率较扩散捕集要低,这主要是因为柴油机微粒主要集中在直径0.1um左右,尺寸太小,惯性沉积作用十分微弱。在微粒的过滤过程中,扩散、拦截和惯性碰撞是同时起作用的。从总的捕集效率看,微粒越小,捕集效率越高,这与一般的认识不同,通常认为微粒越大越容易捕集。理论上存在一个透过性最大的微粒直径,小于这个直径,扩散作用占主导,总的捕集效率随直径的减小而增加;大于这个直径,拦截和惯性碰撞作用占主导,总的捕集效率随直径的增大而增加。在柴油机微粒过滤中壁流式蜂窝陶瓷的扩散捕集机理起主要作用,这一特点是十分有利的,因为越微小粒子,危害越严重。

联系电话:15738505537    官方网站:www.fwtcxrt.com
公司邮箱:392273270@qq.com
公司地址:河南巩义市工业集聚区
Copyright © 河南金牟山环保科技有限公司版权所有 ICP备案编号:豫ICP备18008678号-4 网站地图