柴油滤清器中的化学反应和烟灰累积
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本教学案例模拟柴油发动机的过滤系统，包括烟灰层堆积和氧化的位置。通过催化反应和非催化反应来抑制烟灰层的堆积，其中碳发生氧化，生成一氧化碳和二氧化碳，而一氧化碳和二氧化碳又流经膜。
过滤系统的效率和耐用性与它去除多孔过滤器壁上烟灰沉积物的方式密切相关，一种方法是在燃料中添加铈添加剂，随后，氧化铈物质存在于烟灰层中，在碳氧化反应中用作催化剂，在这些条件下，可以在不升高排气温度的情况下去除过滤器中的积碳。质量平衡包含五个反应及其伴随的动力学。
本例采用两种策略来研究该系统。首先，利用“反应工程”接口的理想系统模型，这包括仅分析反应动力学的理想管状（平推流）等温反应器的建模。第二种策略是使用空间相关（二维）方法，此方法使用“化学反应工程模块”中的四个物理场接口：
- 自由和多孔介质流动
- 稀物质传递（物料平衡）
- 流体传热（能量平衡）
- 动网格（烟灰层堆积）
第一种策略的结果表明，催化反应是碳氧化反应中的主要反应，随着温度的升高，催化反应不再占主导地位。此外，二维模型的结果表明，虽然碳的氧化是放热反应，但催化步骤是吸热的，还表明，碳氧化不足以抑制烟灰层的增长。
案例中展示的此类问题通常可通过以下产品建模:
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