【摘要】：建立了低溫等離子體噴射(non-thermal plasma injection,NTPI)技術(shù)再生板翅式廢氣再循環(huán)(exhaust gas recirculation,EGR)冷卻器的試驗平臺及EGR冷卻器換熱性能測試系統(tǒng),考察了NTPI對EGR冷卻器的宏觀再生效果;利用熱重分析(thermo-gravimetric analysis,TGA)和傅里葉紅外光譜分析(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)技術(shù),對NTPI處理前后EGR冷卻器的內(nèi)部炭層進行取樣研究,探索了NTPI對炭層樣品理化特性的影響。研究結(jié)果表明:NTPI技術(shù)可以有效滲透剝離EGR冷卻器氣道內(nèi)壁的炭層,并能夠顯著改善冷卻器的換熱性能;在NTPI作用下,炭層中揮發(fā)性物質(zhì)(volatility fraction,VF)的比含量明顯降低,固體炭的比含量雖增加但燃燒活性提高;同時低溫等離子體可有效去除炭層VF中的醛酮類有機物,對有機酸酯類有機物無明顯脫除效果。
【圖文】：

循環(huán)的柴油機排氣從翅片管內(nèi)流過，并通過管殼之間的循環(huán)冷卻水冷卻。研究［６］表明：板翅式ＥＧＲ冷卻器比管殼式ＥＧＲ冷卻器的換熱效率高２５％～５０％。然而，板翅式ＥＧＲ冷卻器極易堵塞，又不便再生，嚴(yán)重制約了板翅式ＥＧＲ冷卻器的應(yīng)用，有必要開展板翅式ＥＧＲ冷卻器的再生研究工作。圖１（ｂ）為板翅式ＥＧＲ冷卻器為ＣＡ６ＤＬ２－３５Ｅ４Ｒ柴油機完成耐久試驗后拆下的，積炭情況相當(dāng)嚴(yán)重。本文中將采用ＮＴＰＩ技術(shù)對該板翅式ＥＧＲ冷卻器進行再生試驗。圖１板翅式ＥＧＲ冷卻器１．２ＥＧＲ冷卻器換熱性能測試系統(tǒng)ＥＧＲ冷卻器換熱性能測試系統(tǒng)如圖２所示。測試系統(tǒng)工作時，參與再循環(huán)的柴油機排氣在ＥＧＲ冷卻器內(nèi)部的流向如圖２中箭頭Ａ所示，冷卻水的流向如圖２中箭頭Ｂ所示，為順流式冷卻。測試系統(tǒng)中，ＥＧＲ冷卻器氣道的進／出口處分別布置了一個直徑為２ｍｍ的Ｋ型玻璃纖維測溫?zé)犭娕迹ǎ希恚澹纾�，ＧＧ－Ｋ－３６），量程為－７３～４８２℃，可測ＥＧＲ冷卻器的進／出氣溫度Ｔｇ，ｉ、Ｔｇ，ｏ；ＥＧＲ冷卻器水腔的進／出口處也分別布置了一個直徑為１ｍｍ的低溫Ｋ型熱電偶（Ｏｍｅｇａ，ＮＲ４０ｂ），量程為－２００～２６０℃，可測水腔進／出口處冷卻水的溫度Ｔｃ，ｉ、Ｔｃ，ｏ。圖２ＥＧＲ冷卻器換熱性能測試系統(tǒng)裝置圖冷卻器的換熱性能可以通過ＥＧＲ出氣溫度、ＥＧＲ冷卻效率、ＥＧＲ冷卻器的對數(shù)平均溫差及其前后端壓差等評判。ＥＧＲ冷卻效率為實際換熱量與最大可能換熱量之比，如式（１）所示［１

３１．６如表１所示，經(jīng)６ｈ再生后，ＥＧＲ出氣溫度降低至９０℃，冷卻效率從８５％提高到９１％，ＴＬＭＴＤ降低了６．７Ｋ，表明再生后ＥＧＲ冷卻器的換熱性能顯著改善，并可逐漸恢復(fù)無積炭狀態(tài)下的換熱水平。再生前ＥＧＲ冷卻器前后端壓差為４．３ｋＰａ，再生后降低至２．５ｋＰａ，無積炭狀態(tài)下為１．６ｋＰａ，說明經(jīng)ＮＴＰ作用后，ＥＧＲ冷卻器氣道內(nèi)的堵塞情況已大幅度緩解。各評價指標(biāo)的變化表明：ＮＴＰ可有效再生ＥＧＲ冷卻器。再生效果如圖４所示。圖４板翅式ＥＧＲ冷卻器進氣端再生前后形貌２．２再生前后形貌對比ＥＧＲ冷卻器因其特定的積炭機理，炭層會緊緊吸附在氣道的內(nèi)壁上，積炭嚴(yán)重時甚至?xí)谶M／出口處形成積炭瘤，堅固且不易去除。然而，再生結(jié)束后取出ＥＧＲ冷卻器進行觀察，發(fā)現(xiàn)出口端的炭層整體剝離了壁面（圖５），并倒出了大量當(dāng)量直徑１～４ｍｍ不等、厚度０．３～１．０ｍｍ不等的炭片層和一些白色粉末，積炭瘤也不再堅固，變得脆且疏松易于去除。這是因為炭層中的黏結(jié)性成分被ＮＴＰ活性物質(zhì)分解或去除，但由于翅距較小，進口處的積炭瘤足以封堵其周圍氣道，且積炭瘤為凝結(jié)吸附而成并非堆積而成，無孔無隙，致使ＮＴＰ活性氣體無法直接穿透積炭瘤流入被堵住的氣道內(nèi)部，因此被封堵氣道內(nèi)部的積炭尚未處理完全，，有待進一步研究。圖５板翅式ＥＧＲ冷卻器出氣端再生前后形貌對比２．３ＮＴＰＩ對ＥＧＲ冷卻器內(nèi)部積炭理化特性的影響為了更深入地了解ＮＴＰ活性物質(zhì)對ＥＧＲ冷卻器內(nèi)部炭層理化特性的影響，針對再生前后所獲取的炭層樣品進行了熱重分析（ｔｈｅｒｍ

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