Impacto de la Rugosidad de la Superficie en el Impacto de las Gotas de Solución de Urea-Agua
Autores: Quissek, Max; Lauer, Thomas
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Impacto de la Rugosidad de la Superficie en el Impacto de las Gotas de Solución de Urea-Agua
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Comprensión
Procesos de impingencia
Automotriz
Sistemas SCR
Interacción gota-pared
Rugosidad de la superficie
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La comprensión de los procesos de impacto es crucial para optimizar los sistemas de reducción catalítica selectiva (SCR) en automóviles. Una descripción precisa de este comportamiento ayuda a diseñar sistemas de escape y aumenta la validez de los enfoques de modelado. Se estableció un banco de pruebas de componentes, que cuenta con un generador de cadenas de gotas para producir tamaños de gotas típicamente encontrados en los aerosoles de solución de urea-agua de los sistemas SCR. Una placa de impacto calefactable con una superficie intercambiable permitió investigar la influencia de la rugosidad de la superficie. Los datos se adquirieron utilizando una cámara de alta velocidad y postprocesamiento de imágenes. La interacción gota-pared se pudo describir utilizando diferentes regímenes. Un enfoque para caracterizar el comportamiento de impacto basado en la superposición de regímenes ponderados permitió transiciones graduales entre regímenes, en lugar de cambios abruptos. Se observó que la rugosidad de la superficie aumentaba el área de contacto gota-sólido y generaba gotas secundarias inducidas térmicamente a temperaturas más bajas. Se encontró una región de desintegración mecánica mejorada de la gota, causada por picos de la superficie que desgastaban partes de la gota. La probabilidad de que una gota rebotara de la pared se redujo en una superficie rugosa, debido a la interferencia de los picos de la superficie con el movimiento de expansión y contracción de la gota. Además, se investigó la influencia de la topografía de la superficie utilizando una superficie tratada con granallado. Debido a la reducción de la pendiente cuadrática media de esta superficie, no se observó la mejora mencionada en la desintegración mecánica.
Descripción
La comprensión de los procesos de impacto es crucial para optimizar los sistemas de reducción catalítica selectiva (SCR) en automóviles. Una descripción precisa de este comportamiento ayuda a diseñar sistemas de escape y aumenta la validez de los enfoques de modelado. Se estableció un banco de pruebas de componentes, que cuenta con un generador de cadenas de gotas para producir tamaños de gotas típicamente encontrados en los aerosoles de solución de urea-agua de los sistemas SCR. Una placa de impacto calefactable con una superficie intercambiable permitió investigar la influencia de la rugosidad de la superficie. Los datos se adquirieron utilizando una cámara de alta velocidad y postprocesamiento de imágenes. La interacción gota-pared se pudo describir utilizando diferentes regímenes. Un enfoque para caracterizar el comportamiento de impacto basado en la superposición de regímenes ponderados permitió transiciones graduales entre regímenes, en lugar de cambios abruptos. Se observó que la rugosidad de la superficie aumentaba el área de contacto gota-sólido y generaba gotas secundarias inducidas térmicamente a temperaturas más bajas. Se encontró una región de desintegración mecánica mejorada de la gota, causada por picos de la superficie que desgastaban partes de la gota. La probabilidad de que una gota rebotara de la pared se redujo en una superficie rugosa, debido a la interferencia de los picos de la superficie con el movimiento de expansión y contracción de la gota. Además, se investigó la influencia de la topografía de la superficie utilizando una superficie tratada con granallado. Debido a la reducción de la pendiente cuadrática media de esta superficie, no se observó la mejora mencionada en la desintegración mecánica.