CN107321184B - 具有微结构测温的选择催化还原蜂窝载体及监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有微结构测温的选择催化还原蜂窝载体及监测方法；载体包括若干个单胞和若干个分布式光纤，所述单胞和分布式光纤均沿载体中尾气流动方向布置且堆积成选择催化还原蜂窝载体，所述单胞为中空柱体。相邻两个分布式光纤中夹有单胞的一个壁面。分布式光纤侧边被单胞包围且不与尾气接触。所述单胞材料为为堇青石。本发明的有益效果是克服现有装置无法实时提取选择性催化还原蜂窝载体微结构侧壁上的任意点温度，以及难以绘制微结构侧壁上温度云图和温度梯度云图的问题。

Description

具有微结构测温的选择催化还原蜂窝载体及监测方法
技术领域
本发明属于汽车工程领域，尤其涉及一种具有微结构测温的选择催化还原蜂窝载体及监测方法
背景技术
柴油发动机机尾气中的氮氧化合物NOX会严重影响人们健康，而用催化还原法可以将柴油车尾气中的NOX分解为无污染的N2和O2。这类催化还原法目前使用较多的是选择性催化还原法(简称SCR，为Selective Catalytic Reduction的缩写)。选择性催化还原SCR法在柴油发动机尾气处理中的实现方式是在蜂窝陶瓷载体表面涂上选择性催化剂，同时用尿素水溶液喷射到排气管并分解为氨气和二氧化碳，然后让尾气在蜂窝陶瓷载体通过，这时在选择性催化剂的作用下氨气与NOX反应生成无污染的N2和O2。不同选择性催化剂存在最优转化效率的温度范围，因此实时提取微结构侧壁上任意点的温度有助于精细化监测选择性催化剂转化效率，但是目前缺乏选择性催化还原蜂窝载体微结构的精细化测温装置，例如难以实时提取微结构侧壁上任意点的温度，以及难以绘制侧壁上温度云图和温度梯度云图。
发明内容
本发明为了克服现有装置无法精细化监测选择性催化还原蜂窝载体微结构上的温度，例如难以实时提取微结构侧壁上任意点温度，以及难以绘制侧壁上温度云图和温度梯度云图的问题，本发明提供了一种具有微结构测温的选择催化还原蜂窝载体及监测方法。
本发明的技术方案：一种具有微结构测温的选择催化还原蜂窝载体，包括若干个单胞和若干个分布式光纤，所述单胞和分布式光纤均沿载体中尾气流动方向布置且堆积成选择催化还原蜂窝载体，所述单胞为中空柱体。
优选的，相邻两个分布式光纤中夹有单胞的一个壁面。
优选的，分布式光纤侧边被单胞包围且不与尾气接触。
优选的，所述单胞材料为为堇青石。
一种具有微结构测温的选择催化还原蜂窝载体的温度监测方法，包括如下步骤：
步骤1：尾气通过选择催化还原蜂窝载体时，在分布式光纤中通入激光获取分布式光纤上的温度；
步骤2：取载体微结构上的一个壁面及其两侧的两个光纤进行分析，将壁面划分为若干个矩形网格，每个矩形网格的节点均位于光纤与壁面的交界处，将分布式光纤上测得的温度赋值给网格节点；
步骤3：提取侧壁矩形网格上的温度：设载体微结构侧壁上一个矩形网格的节点编号为节点1、节点2、节点3、节点4，相应节点上测得的温度为T1、T2、T3和T4，设这个矩形网格在x轴方向长度为2a，y方向长度为2b，引入如下插值函数N1、N2、N3、N4：
N1＝(1-x/a)(1-y/b)/4
N2＝(1+x/a)(1-y/b)/4
N3＝(1+x/a)(1+y/b)/4
N4＝(1-x/a)(1+y/b)/4
插值得到这个矩形网格内任意一点的温度T为：
T(x,y)＝T1N1+T2N2+T3N3+T4N4
步骤4：提取侧壁矩形网格上的温度梯度：设一个矩形网格内的x向温度梯度为y向温度梯度为这个矩形网格内任意一点的温度梯度为：
步骤5：绘制微结构侧壁的温度云图和温度梯度云图：由步骤3得到每个矩形网格内任意一点的温度T，并按不同温度值赋予任意点不同颜色，然后绘出微结构侧壁的温度云图；由步骤4得到每个矩形网格内任意一点的x向温度梯度和y向温度梯度并按不同温度梯度值赋予任意点不同颜色，然后分别绘出x向温度梯度云图和y向温度梯度云图。
本发明的有益效果是克服现有装置无法实时提取选择性催化还原蜂窝载体微结构侧壁上的任意点温度，以及难以绘制微结构侧壁上温度云图和温度梯度云图的问题。
附图说明
图1为本发明的选择性催化还原蜂窝载体的三维示意图；
图2为本发明的选择性催化还原蜂窝载体的横截面示意图；
图3为本发明单胞横截面示意图。
图4为本发明三个相邻单胞和分布式光纤组合的横截面示意图。
图5为本发明的两个光纤中的侧壁示意图。
图6为本发明的侧壁上划分矩形网格示意图。
图7为本发明的单个矩形网格坐标系示意图。
图中1.载体，2.单胞，3.分布式光纤，4.微结构侧壁，5.矩形网格。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1和图2中一种具有微结构测温的选择催化还原蜂窝载体1，包括若干个单胞2和若干个分布式光纤3，所述单胞2和分布式光纤3在横截面上的堆积形式为如图4所示的三个侧壁4包围光纤3，如图3所示所述单胞2为中空柱体。
本发明一种具有微结构测温的选择催化还原蜂窝载体的温度监测方法，包括如下步骤：
步骤1：尾气通过选择催化还原蜂窝载体1时，在分布式光纤3中通入激光获取分布式光纤3上的温度；
步骤2：如图5所示取载体1微结构上的一个侧壁4及其两侧的两个光纤3进行分析，如图6所示将侧壁4的壁面划分为若干个矩形网格5，每个矩形网格5的节点均位于光纤3与侧壁4的交界处，将分布式光纤3上测得的温度赋值给矩形网格5的节点；
步骤3：提取侧壁4中矩形网格5上的温度：设载体1微结构侧壁4上一个矩形网格5的节点编号为节点1、节点2、节点3、节点4，相应节点上测得的温度为T1、T2、T3和T4，设这个矩形网格5在x轴方向长度为2a，y方向长度为2b，在矩形网格5中建立如图7所示的坐标系，引入如下插值函数N1、N2、N3、N4：
N1＝(1-x/a)(1-y/b)/4
N2＝(1+x/a)(1-y/b)/4
N3＝(1+x/a)(1+y/b)/4
N4＝(1-x/a)(1+y/b)/4
插值得到这个矩形网格5内任意一点的温度T为：
T(x,y)＝T1N1+T2N2+T3N3+T4N4
步骤4：提取侧壁4中矩形网格5上的温度梯度：设一个矩形网格5内的x向温度梯度为y向温度梯度为这个矩形网格5内任意一点的温度梯度为：
步骤5：绘制微结构侧壁4的温度云图和温度梯度云图：由步骤3得到每个矩形网格5内任意一点的温度T，并按不同温度值赋予任意点不同颜色，然后绘出微结构侧壁4的温度云图；由步骤4得到每个矩形网格5内任意一点的x向温度梯度和y向温度梯度并按不同温度梯度值赋予任意点不同颜色，然后分别绘出x向温度梯度云图和y向温度梯度云图。
本发明单胞横截面形状不局限于图3所示的六边形，而是可以为三角形和四边形以及其他多边形的形状。

Claims (2)

1.一种具有微结构测温的选择催化还原蜂窝载体的监测方法，具有微结构测温的选择催化还原蜂窝载体包括若干个单胞和若干个分布式光纤，所述单胞和分布式光纤均沿载体中尾气流动方向布置且堆积成选择催化还原蜂窝载体，所述单胞为中空柱体；相邻两个分布式光纤中夹有单胞的一个壁面；分布式光纤侧边被单胞包围且不与尾气接触；
其特征在于，监测方法按如下步骤：
步骤1：尾气通过选择催化还原蜂窝载体时，在分布式光纤中通入激光获取分布式光纤上的温度；
步骤2：取载体微结构上的一个壁面及其两侧的两个光纤进行分析，将壁面划分为若干个矩形网格，每个矩形网格的节点均位于光纤与壁面的交界处，将分布式光纤上测得的温度赋值给网格节点；
步骤3：提取侧壁矩形网格上的温度：设载体微结构侧壁上一个矩形网格的节点编号为节点1、节点2、节点3、节点4，相应节点上测得的温度为T1、T2、T3和T4，设这个矩形网格在x轴方向长度为2a，y方向长度为2b，引入如下插值函数N1、N2、N3、N4：
N1＝(1-x/a)(1-y/b)/4
N2＝(1+x/a)(1-y/b)/4
N3＝(1+x/a)(1+y/b)/4
N4＝(1-x/a)(1+y/b)/4
插值得到这个矩形网格内任意一点的温度T为：
T(x,y)＝T1N1+T2N2+T3N3+T4N4
步骤4：提取侧壁矩形网格上的温度梯度：设一个矩形网格内的x向温度梯度为y向温度梯度为这个矩形网格内任意一点的温度梯度为：
步骤5：绘制微结构侧壁的温度云图和温度梯度云图：由步骤3得到每个矩形网格内任意一点的温度T，并按不同温度值赋予任意点不同颜色，然后绘出微结构侧壁的温度云图；由步骤4得到每个矩形网格内任意一点的x向温度梯度和y向温度梯度并按不同温度梯度值赋予任意点不同颜色，然后分别绘出x向温度梯度云图和y向温度梯度云图。
2.根据权利要求1所述的一种具有微结构测温的选择催化还原蜂窝载体的监测方法，其特征在于：所述单胞材料为堇青石。
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