汽車活性碳罐中碳氫燃料的回收過程仿真計算

蘇州建設交通高等職業技術學校 王東

1 建立模型

碳罐的結構形式多種多樣，文章選取其中一種結構（如圖1所示）進行建模仿真。

圖1

建模結果如圖2 所示。汽油的主要成分是正辛烷，分子式為C8H18。汽油蒸氣從碳罐的入口進入，依次通過3 個充滿活性炭的腔室，汽油蒸氣被炭罐內的碳捕獲，不會逃逸到空氣中。

圖2

2 Fluent 軟件設置

2.1 基本設置

進入General 設置面板，激活選項Transient。激活能量方程，采用層流（Laminar）計算。

在組分輸運模型設置中啟用Species Transport 模型，激活選項Wall Surface。

2.2 材料設置

修改及添加材料，創建四種流體材料：air（空氣）、n-octane（正辛烷）、Open-site、n-octane-site，如圖 3 所示。

圖3

按圖4 所示創建及修改兩種固體材料：Carbon（碳）、aluminum（鋁）。

圖4

2.3 定義計算區域

區域fluid 保持默認設置，設置多孔介質區域porous-1 的參數，擇Non-Equilibrium 熱模型后軟件自動生成。按照設置區域porous-1 的方法，將另外兩個多孔區域porous-2 及porous-3 也按照此方法設置。設置多孔區域的速度為Physical Velocity。設置邊界條件，將入口邊界質量流量設為1e-5 kg/s，設置入口組分c8h18 質量分數為0.765。

3 求解計算

設置時間步長為10 s，設置時間步數為2000，點擊按鈕Calculate 開始計算。部分時刻c8h18 質量分數如圖5 所示。

圖5

4 結論

（1）短時間內碳罐的結構會影響汽油的吸收分布情況，在離氣流通道遠處折角位置，活性炭對汽油蒸氣的吸收較慢。

（2）隨著時間的推移，碳罐內部對汽油蒸氣的吸收布局最終會趨于均衡。

（3）對于一個或幾個聯通的內部含有活性炭的腔室而言，只要時間足夠長，腔室內活性炭對汽油蒸氣的吸收最終會達到分布均衡，與腔室的結構無關。