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低エネルギーでの微粒化制御による排ガス中のNOx低減/CO2吸収・回収手法

低能雾化控制废气中NOx还原/CO2吸收/回收方法

基本信息

批准号：
21K03902
负责人：
野原徹雄
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03902/
关键词：
NOx/CO2低減・吸収・回収尿素SCRシステム表面微細加工気液二相混相流高速可視化 PIV-DDM＋データ同化液滴微粒化・気化ライデンフロスト現象マクロ~ミクロスケール高速可視化液滴微粒化・AI液滴認識排ガス浄化/NOx低減/CO2吸収・回収低エネルギー微粒化制御可視化/PIV-DDM

项目摘要

本研究ではe-fuel(カーボンニュートラル合成燃料）や水素燃料を使用したとしても様々な内燃機関から排出されるNOxやCO2の低減・吸収・回収するための新たな開発を目的としている.今年度はNOxやCO2の還元・吸収溶剤である尿素水溶液やMEA(モノエタノールアミン)水溶液を管内の流れ場にて低エネルギーで微粒化・気化させるための手法を検討した．まず, 噴霧した還元・吸収溶剤について，ガス温度違いの流れ場での挙動を側面および垂直方向による可視化可能な実験方法について車両を模擬した可視化実験装置にて確立し，管内液滴分布や速度，粒子数を検証した．またそれらの実験結果を数値化させるためにPIV-DDM(粒子画像流速測定＋離散液滴法)+AI+データ同化解析にて液滴挙動の再現も実施した．次に噴霧液滴を衝突させるプレートに新たに創生した表面微細構造を施した後，微粒化・気化の促進可能性を検証した．実際の車両相当条件を模擬可能なSCRシミュレータ内へ新たな表面微細構造を施した衝突プレートを設置し噴霧液滴を衝突させ, 可視化耐熱ガラス管内でのガス流内での気液混相流内の微粒化・気化挙動やCO2吸収量を確認した.排ガス中のCO2濃度を模擬したガス流れ中にMEA水溶液を噴霧した場合，衝突プレートなし→衝突プレートあり→衝突プレートあり＋表面微細構造付き，とCO2吸収率が増加する傾向となった．これらの結果からNOxやCO2の還元・吸収には衝突による微粒化や気化が有効であると共に，その衝突面を表面微細加工による衝突瞬間時の液滴微粒化や気化を更に向上可能になる事を明らかにした.

This study aims to develop new technologies for reducing NOx and CO2 emissions from combustion engines by using e-fuel(synthetic fuel) and water-based fuel. This year, the method of NOx reduction, absorption and dissolution in urea aqueous solution and MEA aqueous solution in pipe flow field is discussed. In addition, the simulation and visualization of spray, absorption and dissolution agents, temperature and flow field, bottom and vertical direction are possible, and the distribution, velocity and particle number of droplets in the tube are verified. PIV-DDM(Particle Profile Flow Measurement + Discrete Droplet Method)+AI+ Assimilation Analysis The possibility of micronization and degradation was demonstrated after the application of new surface microstructures in the spray droplets. The simulation of actual vehicle conditions may be performed to determine the amount of atomization, degradation and CO2 absorption in the gas-liquid mixed phase flow within the heat resistant tube by setting up the collision of spray droplets and visualizing the SCR system. The CO2 concentration in the exhaust gas is simulated by the MEA-based aqueous solution spray method, and the CO2 absorption rate tends to increase when the surface microstructure is added. The result is that NOx and CO2 can be reduced, absorbed, and separated from each other, and the collision surface can be micromachined.