Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...

3Tropfen
Dieser Ansatz resultiert in einer konstanten Partikeltemperatur während der Zersetzung,
da sowohl der konvektive Wärmetransport als auch die Zersetzungsgeschwindigkeit
linear von dem Tropfendurchmesser abhängen. Die Kinetikparameter A und
Ea sind vorab unbekannt und werden in Abschnitt 3.5.3 durch einen Abgleich mit
experimentellen Daten aus der Literatur ermittelt.
3.3.3 Verdunstungsansatz
Im zweiten Ansatz wird die Thermolyse analog zur Wasserverdunstung mit dem Rapid-
Mixing-Modell mit Gleichungen (3.8) - (3.19) beschrieben. Aus der Annahme, dass
sich der Harnstoff direkt an der Partikeloberfläche zu Ammoniak und Isocyansäure
zersetzt, wird für die Bestimmung der Stoffdaten in der Grenzschicht ein equimolares
Verhältnis von Ammoniak und Isocyansäure verwendet.
Für diesen Ansatz wird die Dampfdruckkurve für geschmolzenen Harnstoff benötigt.
Um diese zu bestimmen, wurde ein einfaches Experiment durchgeführt: Eine Harnstoff-
schmelze wurde bei einem Umgebungsdruck von pamb =10 5 Pa in einem Becherglas
kontinuierlich bis zum Siedepunkt erhitzt. Erstes Sieden tritt bei einer Temperatur von
≈ 442 K auf. Die Schmelze konnte dann weiter bis auf ≈ 483 K erhitzt werden, wobei
sich nach mehreren Minuten ein weißer Feststoff bildete. Eine Analyse des Feststoffs
ergab, dass es sich dabei größtenteils um Cyanursäure handelt.
Mit dem Ergebnis lässt sich eine Dampfdruckkurve pu(T )für geschmolzenen Harnstoff
abschätzen. Die Siedetemperatur entspricht genau der Temperatur für einen Dampf-
druck von pu(Tsat) =pamb =10 5 Pa. Der Dampfdruck beim Schmelzpunkt wird ver-
einfacht mit pu(406 K) = 0 Pa angenommen. Mit einem Exponentialansatz folgt für
die Dampfdruckkurve für geschmolzenen Harnstoff
pu = e 62.419−24588 K/T Pa. (3.33)
Abbildung 3.3 stellt den Verlauf des Dampfdrucks von Harnstoff im Vergleich zu Wasser
dar.
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