柴油机排气微粒旋流净化系统的试验研

究

摘要

 

为减少柴油机排气微粒对环境的污染，开辟柴油机排气微粒后处理技术新领域，研制

了柴油机排气微粒轴流直流式旋流净化器，对旋流净化器

 的净化特性进行了理论分析和试

验研究。试验研究结果表

 明，排气微粒旋流净化技术对柴油机排气微粒的净化是有效的；

柴油机运行工况及旋流子结构参数等对排气微粒净化效率有一定影响；排气微粒的凝聚是
微粒旋流分离净化的前提。通过对净化器结构的优化设计以及采取必要的微粒凝聚措施，可
以显著提高柴油机排气

 微粒旋流净化器的净化效率。 

关键词

  柴油机 排气微 粒旋 流分 离器 试验 研究 

引

  言 

目前柴油机排气微粒机外后处理方法是微粒的过滤及过滤体再生技术

 ，这一技术存在

的主要问题是过滤体的阻力大、强度弱、使用寿命短、易发生高温烧结和爆裂以及过滤体再生
及控制系统

 比较复杂、可靠性较差、成本价格过高等。这些问题的存在妨碍了这一技术的推

广应用。

 

以前的许多研究表明，旋流分离器对于细小颗粒

 (粒径一般小于 2 p,m)的分离效率较低

 

，因而难以有效地进行细小颗粒的分离。旋流分离器作为气固分离设备早已应用于许多工业
领域

 ，其结构形式、分离机理以及流场分析等方面的研究已进入了新的研究阶段 ，可以净

化的微粒粒径逐渐减小

 ，使其逐渐可以用于柴油机排气微粒的净化。英美等国的科 学家近

两年来正在积极地开展这一方面的研究

¨  。文献 [4]仅就柴油机排气微粒旋流分离的可行性

进行了理论分析和预测

 ，尚未进行过试验研究 。文献中分析认为 ：旋流分离器具有无运动

部件、工作稳定可靠、造价低、维修方便等优点

 ，如果能将其用于柴油机排气微粒的分离净

化，无疑将为柴油机排气微粒机外后处理技术的开发研究开辟个新的领域。

 

为此，

2003 年 9 至 l1 月间 ，笔者与济南柴油机厂的科研人员一道，在文献 [4]的启发

下

 ，针对 12V190 柴油机的排气及微粒的特点 ，研制了柴油机排气微粒旋流净化系统 ，并

对它的特性进行了理论分析及试验研究，通过对净化器结构的优化设计以及采取必要的微
粒凝聚措施

 ，提高了柴油机排气微粒旋流净化器的净化效率。 

轴流直流式柴油机排气微

 

粒旋流净化器

 的理论分析 

柴油机排气微粒旋流分离净化器的主要部分是旋流子。笔者在旋流净化器中采用轴流直

流式旋流子作为分离器件。

为了便于分析

 ，特作如下假设：旋流子与外界没有热量交换 ，气流流经叶片时是一个

绝热过程；微粒足够分散

 ，旋流分离时不考虑微粒问的相互作

用

 ；微粒为球状 ，其当量直径为 d。微粒的临界分离直径定义为气流通过分离室的

时间内，正好沿径向由筒体轴线处移动到筒体内壁而被分离的微粒粒径。在以上假设条