船用柴油机SCR系统的催化反应器外部结构优化研究的开题报告.docx

船用柴油机SCR系统的催化反应器外部结构优化研究的开题报告
一、选题背景
船舶是现代经济活动不可或缺的交通工具，具有运载能力大、运输距离远、经济性高等优点。然而，船舶在运行过程中会产生大量的废气排放，其中包括一氧化碳、氮氧化物、非甲烷挥发性有机物和颗粒物等多种有害物质。这些废气排放不仅对环境造成污染，还对船员和周围居民的健康产生影响。
为了减少船舶废气排放，国际上已经将环境保护作为船舶设计和使用的核心目标之一。为此，国际海上组织（IMO）发布了《国际海上污染防止条例》（MARPOL）的第6章，规定船舶的废气排放必须符合一定的标准。其中，最为严格的标准是TierIII标准，要求氮氧化物的排放量必须降低至原来的20%以下。
为了达到这一标准，船用柴油机SCR（SelectiveCatalyticReduction）系统被广泛应用。该系统通过加入一些还原剂（如尿素或氨水）到废气中，使之与NOx反应生成氮气和水。以此降低废气中氮氧化物的含量。然而，SCR系统的使用也会产生一些新的问题，如加入还原剂的过程需要液体储存容器、输送管道、储存系统等，会增加船舶的重量和成本。同时，SCR系统的反应器也需要适当的空间布局和结构设计，以保证足够的反应时间和反应效果。
因此，针对船用柴油机SCR系统的反应器外部结构优化研究是当前亟待解决的问题。
二、研究目的
本研究旨在通过对船用柴油机SCR系统的反应器外部结构进行优化设计，降低SCR系统使用过程中的能耗和船舶成本，同时保证SCR系统的反应效率和船舶排放符合国际标准。
三、研究内容
1.系统调研和理论分析。通过对SCR系统已有的设计方案和理论模型进行分析，总结优缺点，找出目前存在的问题和瓶颈。
2.对反应器外部结构进行优化设计。在保证SCR系统反应效率和船舶排放符合国际标准的基础上，从反应器材料、形状、尺寸、布局等方面进行综合考虑和优化设计，以减少系统能耗和船舶成本。
3.性能测试和评估。对优化后的船用柴油机SCR系统进行性能测试和评估，比较其与传统SCR系统的差异和优越性，验证优化设计的效果和经济性。
四、研究意义
本研究对船舶环境保护和船舶能效提升具有一定的推动作用。通过优化设计船用柴油机SCR系统的反应器外部结构，不仅可以降低系统能耗和船舶成本，还可以保证反应效率和排放符合国际标准，为船舶环保和经济运营提供支持和基础。
五、预期结果
本研究预计将得到如下结果：
1.综合评估分析目前船用柴油机SCR系统的设计和使用存在的问题和瓶颈。
2.通过反应器材料、形状、尺寸、布局等方面的优化设计，降低SCR系统使用过程中的能耗和船舶成本。
3.通过测试验证优化设计的效果和经济性，比较其与传统SCR系统的差异和优越性。
六、研究方法
本研究采用如下研究方法：
1.文献综述法。通过查阅相关文献和资料，总结分析船用柴油机SCR系统的设计和现状，找出其问题和瓶颈。
2.数值模拟法。利用数值模拟软件对反应器外部结构进行建模，并对其进行静态和动态仿真计算，最终得到合理的设计方案。
3.实验室测试法。采用实验室测试方法，对优化设计后的船用柴油机SCR系统进行性能测试和评估，验证其效果和经济性。
七、论文结构
本论文共分为以下部分：
第一章：引言。阐述选题的背景、研究目的、内容和意义，明确研究方法和结构。
第二章：文献综述。对船用柴油机SCR系统的反应器外部结构进行综合介绍，总结出船用柴油机SCR系统过程中存在的问题和瓶颈。
第三章：优化设计。对船用柴油机SCR系统的反应器外部结构进行细致的优化设计，以达到降低系统能耗和船舶成本的目的。
第四章：性能测试和评估。对优化设计后的船用柴油机SCR系统进行实验室测试，对其性能进行评估，验证其效果和经济性。
第五章：结论和展望。总结研究的结论和发现，展望未来的研究方向和重点。
八、参考文献
[1]WangL,WangX,ZhangY,etal.ResearchonNOxReductionTechnologyforMarineDiesel.JournalofShanghaiMaritimeUniversity2011;32(4):88-93.
[2]ZuoY,LeiY,LiC,etal.ResearchProgressofMarineDieselEngineNOxReductionTechnology.JournalofHarbinEngineeringUniversity2019;40(12):1501-1508.
[3]ZhangY,LiY,ZhaoS,etal.ResearchontheInfluenceofDieselEngineExhaustSystemLayoutonSelectiveCatalyticReduction.ShipScienceandTechnology2