Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...

3.5.1 Verdunstung
3.5 Ergebnisse
Bei der Einspritzung von HWL in das heiße Abgas wird die Flüssigkeit in kleine Tropfen
zerstäubt. Da Harnstoff im Vergleich zu Wasser einen sehr geringen Dampfdruck
hat [33], verdunstet Wasser zuerst. Gelöster Harnstoff an der Tropfenoberfläche reduziert
den Dampfdruck von Wasser. Dieser Effekt wird im Laufe der Verdunstung
verstärkt und führt zu einer geringeren Verdunstungsgeschwindigkeit. Abbildung 3.5,
links, zeigt die geringere Massenabnahme während der Verdunstung von HWL im
Vergleich zu Wasser bei typischen SCR-Bedingungen exemplarisch für Tropfen mit
70 µm Durchmesser. Für HWL zeigen sowohl das DL- als auch das RM-Modell einen
ähnlichen Verlauf, mit einer etwas geringeren Verdunstungsgeschwindigkeit mit dem
DL-Modell.
Die berechneten Temperaturen an der Tropfenoberfläche sind in Abbildung 3.5, rechts,
dargestellt.
m d /m d0 [−]
1
0.8
0.6
0.4
0.2
HWL (DL)
HWL (RM)
Wasser
0
0 0.05 0.1 0.15
t [s]
T s [K]
380
360
340
320
HWL (DL) HWL (RM)
Wasser
300
0 0.05 0.1 0.15
t [s]
Abbildung 3.5: Abnahme der Tropfenmasse bei der Verdunstung (links) und Einfluss
von Dampfdruckabsenkung durch gelösten Harnstoff auf die Tropfenoberflächentemperatur
im Vergleich zu einem Wassertropfen (rechts).
Bedingungen: Dd0 =70µm, Td0 = 300 K, Tamb = 673 K, urel =0m/s,
p = 0.11 MPa; Rechnungen angehalten bei Ts = 373 K
Während der Wassertropfen nach der Aufheizperiode bei der adiabaten Temperatur
verdunstet, steigt die Temperatur bei dem HWL-Tropfen kontinuierlich an. Die Dampfdruckabnahme
führt zu einer verringerten Verdunstungsgeschwindigkeit. Der nahezu
gleiche Wärmeeintrag wie beim Wassertropfen bei einer geringeren Kühlwirkung durch
die verringerte Verdunstung führt zu einem Anstieg der Tropfentemperatur. Dies wie-
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