排气管壁面温度对尿素水溶液雾化效果的影响

为解决发动机排气管在排气温度较低时出现的尿素结晶问题，该研究从改进尿素水溶液（Urea Water Solution，UWS）雾化效果角度进行分析，搭建UWS喷射雾化试验台架，利用智能温控仪提供恒温壁面，利用高速摄像机记录UWS碰撞不同温度壁面的过程，采用激光粒度仪探究UWS以30°入射角分别碰撞常温（20 ℃）、100、150和200 ℃温度壁面后，近壁面处液滴粒径随时间的变化趋势。结果表明：不同壁面温度条件下，液滴的索特平均直径（Sauter Mean Diameter，SMD）大小呈''M''形分布，测试空间内的SMD整体变化趋势一致，随着壁面温度的升高，SMD逐渐减小。UWS与不同温度壁面碰撞的初期，常温（20 ℃）壁面的主射区液滴粒径在120～180 μm，反射区液滴粒径在100～120 μm；壁面温度为100 ℃时，主射区液滴粒径在120～140 μm，反射区液滴粒径在90～110 μm；壁面温度为150 ℃时，主射区液滴粒径在100～120 μm，反射区液滴粒径在80～100 μm，壁面温度为200 ℃时，主射区液滴粒径集中在50～70 μm，反射区液滴粒径在30～50 μm，随着时间的延长，液滴粒径逐渐减小，最后保持稳定。随着壁面温度的升高，测试空间内液滴粒径随时间延长而减小的速度增加，雾化效果更好，壁面残留物经历了由尿素水溶液到尿素晶体、再到熔融态尿素晶体、最后为少量白色粉尘（氰酸聚合物）4个阶段。UWS形成的壁面液膜随着壁面温度的升高逐渐减小，当壁面温度较高时则不会有液膜形成。研究结果可为解决排气管内尿素结晶问题提供理论依据。

Influence of the wall temperature of exhaust pipe on the atomization effects of urea water solution