Detailed modeling and simulation of automotive exhaust NO_1tnx reduction over rhodium under transient lean-rich conditions [Elektronische Ressource] / presented by Qingyun Su

Q. Su

Informations

• Publié par: ruprecht-karls-universitat_heidelberg
• Publié le: 01 janvier 2009
• Nombre de lectures: 50
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 6 Mo

Extrait

 Detailed Modeling and Simulation of Automotive Exhaust NO x  Reduction over Rhodium under Transient Lean-Rich Conditions  

D I S S E R T A T I O N  submitted to the  Combined Faculties for the Natural Sciences and for Mathematics of the Ruperto-Carola University of Heidelberg, Germany for the degree of Doctor of Natural Sciences    presented by Qingyun Su, M.Sc. Born in Linyi, Shandong, China   Examiners: Prof. Dr. Uwe Riedel Prof. Dr. Jürgen Wolfrum   Heidelberg, June 26, 2009  Inderdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen Ruprecht Karls - Universität Heidelberg - 2009 





























































    

  D I S S E R T A T I O N   submitted to the  Combined Faculties for the Natural Sciences and for Mathematics of the Ruperto-Carola University of Heidelberg, Germany for the degree of Doctor of Natural Sciences   

   presented by Qingyun Su, M.Sc. Born in Linyi, Shandong, China  Heidelberg, June 26, 2009    





























































  T i t l e   Detailed Modeling and Simulation of Automotive Exhaust NO x  Reduction over Rhodium under Transient Lean-Rich Conditions                Examiners: Prof. Dr. Uwe Riedel Prof. Dr. Jürgen Wolfrum   











































Detailed Modeling and Simulation of Automotive Exhaust NO x  Reduction over Rhodium under Transient Lean-Rich Conditions

Abstract:In this thesis, processes on a rhodium based catalytic NO x  decomposition/reduction system operated under periodic lean/rich conditions are considered. The kinetic behavior of this system is simulated using a module of the CFD package DETCHEM, which treats the transient processes in the chemically reactive flow and couples those to microkinetic simulations based on multi-step reaction mechanisms. A detailed reaction mechanism over rhodium is extended and presented. The mechanism consists of oxidation reactions of CO and hydrogen and reduction reactions of NO x . The impact of temperature and temporal periods of the lean and rich phases on conversion of the pollutants is discussed. The trends of the experimentally observed and numerically predicted dynamic behaviors of the catalytic system agree well. The model could be applied in the design/optimization of catalytic exhaust after-treatment devices. Furthermore, this work potentially contributes to the development of applicable catalysts for vehicles equipped with diesel engines, lean-operated gasoline engines such as gasoline direct injection (GDI) engines.  Detaillierte Modellierung und Simulation von rhodiumbasierten Abgaskatalysatoren zur NO x -Reduktion unter periodisch wechselnden mageren/fetten Bedingungen

Zusammenfassung:In dieser Arbeit wird ein auf Rhodium basierendes Katalyseverfahren für den Zerfall bzw. die Reduktion von NO x untersucht. Hierbei werden die periodisch wechselnden mageren/fetten Bedingungen berücksichtigt. Die Kinetik dieses Systems wird mit der CFD-Software DETCHEM simuliert. Dabei werden die Übergangsprozesse in der reaktiven Strömung mit mikrokinetischen Simulationen, die auf Vielschritt-Reaktionen beruhen, gekoppelt. Ein detaillierter Reaktionsmechanismus für die Rhodiumkatalyse wird erweitert und präsentiert. Dieser beinhaltet Reaktionen für die Oxidation von CO und Wasserstoff und die Reduktion von NO x . Der Einfluss der Temperatur und der periodischen mageren/fetten Phasen auf die Umwandlung der Schadstoffe wird diskutiert. Ein Vergleich, der mit diesem Mechanismus erstellten Simulationen mit den experimentell erhaltenen Messdaten zeigt eine gute qualitative Übereinstimmung. Dieses Modell kann somit zur Entwicklung und Optimierung katalytischer Abgasreinigungssysteme genutzt werden. Darüber hinaus kann diese Arbeit dazu beitragen die Entwicklung von Katalysatoren für Fahrzeuge mit Diesel, und Benzin-Direkteinspritzermotoren (GDI) voranzubringen.

