Selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Kraftfahrzeugen ...
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3Tropfen feste Harnstofffolgeprodukte bilden können, die sich erst bei höheren Temperaturen wieder zersetzten, vgl. Fang und DaCosta [41] und Schaber et al. [99]. Bei dem weißen Feststoff könnte es sich um Cyanursäure handeln, die auch bei der Bestimmung des Dampfdrucks einer Harnstoffschmelze in Abschnitt 3.3.3 beobachtet wurde. Im Vergleich zu den Tropfengrößen im Experiment von Musa et al.[84] erzeugen Einspritzsysteme für die HWL-Dosierung im Normalfall deutlich kleinere Tropfengrößen, siehe Tabelle 2.2. Wegen der erheblich geringeren Verdunstungszeiten kann davon ausgegangen werden, dass die Bildung von festen Substanzen kaum stattfindet, vgl. auch Schmidt [103] und Koebel et al. [63]. Für den Vergleich mit der Berechnung wird somit nur der Bereich betrachtet, in dem von einer Zersetzung aus geschmolzenem Harnstoff ausgegangen werden kann. Die Thermolyse wird in den Rechnungen mit dem Verdunstungsansatz (siehe Abschnitt 3.3.3) beschrieben. Die Übereinstimmung zwischen Messwerten und Rechnung ist sehr gut. Dies stützt die Annahme, dass die komplette Zersetzungsenthalpie direkt am Tropfen wirkt, siehe Abschnitt 3.3.1 und Birkhold et al. [14]. Die Dampfdruckkurve für geschmolzenen Harnstoff kann somit auf beliebige Fragestellungen der Stoffübertragung angewendet werden. Mit dem Kinetik-Ansatz, der für die Daten von Kim et al. [57] gute Ergebnisse liefert, werden die Verdunstungszeiten von Musa et al. [84] besonders bei niedrigen Temperaturen deutlich überschätzt. Aufgrund der in Abschnitt 3.5.3 diskutierten Unsicherheiten in dem Abgleich mit den Experimenten von Kim et al. [57] wird für alle weiteren Untersuchungen der Verdunstungsansatz für die Thermolyse verwendet. Abbildung 3.16 stellt das Verhältnis der Verdunstungszeiten für Wassertropfen und HWL-Tropfen (32.5 wt%) in Abhängigkeit von der Temperatur dar. Die Rechnungen zeigen, dass der Unterschied zwischen Wasser und HWL bei geringen Temperaturen besonders ausgeprägt ist. Dies unterstreicht die Notwendigkeit der detaillierten Beschreibung der Eigenschaften von Harnstoffwasserlösung in der Simulation anstatt der Verwendung von Wasser als Ersatzfluid. 44
τ vap,HWL /τ vap,Wasser [−] 3.5 3 2.5 2 1.5 1 400 500 600 700 800 Temperatur [K] 3.5 Ergebnisse Abbildung 3.16: Verhältnis der Verdunstungszeiten für Wassertropfen und HWL- Tropfen (32.5 wt%) bei variierender Umgebungstemperatur 45
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