Modelado CFD del proceso de inyección de urea-agua en el sistema de escape de un motor de combustión

Abstract

[ES] Actualmente, con las nuevas tendencias sobre normativas de emisiones, cada vez más restrictivas, en las cuales se limita la emisión de óxidos de nitrógeno (NOx), se han centrado todos los esfuerzos tecnológicos en solucionar esta problemática, como los sistemas de reducción catalítica SRC (Selective Catalytic Reduction). Así, conseguir un funcionamiento óptimo de este sistema va a lograr que los nuevos motores cumplan la actual normativa Euro VI. Los sistemas SRC consisten en inyectar una disolución de urea en agua, conocida como Urea Water Solution (UWS) o comercialmente, AdBlue, la cual se mezcla con los gases de escape del sistema de escape del motor, y realizando una serie de reacciones químicas en el catalizador consigue reducir las emisiones de NOx. El objetivo de este proyecto es realizar un estudio computacional mediante CFD (Computational Fluid Dynamics) de un SCR en condiciones similares a las de un escape de un motor de combustión. Se centrará en la caracterización y análisis del chorro inyectado al sistema, así como la variación de diferentes parámetros que afectan al proceso. Con el trabajo realizado se pretende optimizar la mezcla UWS así como su integración en el sistema para obtener un sistema eficiente.

[EN] Currently, with the emergence of new trends in emission regulations, increasingly restrictive, in which the emission of nitrogen oxides (NOx) is limited, all technological efforts have been focused on solving this problem, such as SCR (Selective Catalytic Reduction). Thus, accomplishing an optimum operation of this system will achieve that the new engines meet the current Euro VI regulation.

SCR systems consist of injecting a dissolution of urea in water, known as Urea Water Solution (UWS) or commercially, AdBlue, which is mixed with the exhaust gases from the engine¿s exhaust system. Furthermore, carrying out a series of chemical reactions in the catalyst succeed in a reduction of NOx emissions.

The aim of this project is to carry out a computational study by means of CFD (Computational Fluid Dynamics) of a SCR in similar conditions to those of a combustion engine exhaust. It will focus on the characterization and analysis of the jet injected into the system, as well as the variation of different parameters that affect the process.

The work realized seeks to optimize the UWS blend along with its integration in the system to obtain an efficient system.