Méthode de calcul pour la récupération de la chaleur résiduelle des gaz d'échappement

Il existe deux approches principales pour calculer le potentiel de récupération de la chaleur résiduelle des gaz d’échappement :

1. Approche thermodynamique :

This method uses the principles of thermodynamics to determine the theoretical maximum amount of heat that can be recovered. Here's what you need to consider:

• Débit massique (ṁ) of the exhaust gas (kg/s) - This can be obtained from engine specifications or measured with a flow meter.
• Capacité thermique spécifique (Cp) of the exhaust gas (kJ/kg⋅K) - This value varies with temperature and needs to be obtained from tables or thermodynamic software for the specific gas composition of your exhaust.
• Température d'entrée (T_in) of the exhaust gas (°C) - Measured with a temperature sensor.
• Température de sortie (T_out) of the exhaust gas after heat recovery (°C) - This is the desired temperature after heat is removed for your chosen application (e.g., preheating combustion air, generating hot water).

Potentiel de récupération de chaleur (Q) peut être calculé à l’aide de la formule suivante :

Q = ṁ * Cp * (T_in - T_out)

2. Approche simplifiée :

Cette méthode fournit une estimation approximative et est plus facile à utiliser pour les évaluations initiales. Il suppose qu’un pourcentage spécifique de l’énergie des gaz d’échappement peut être récupéré. Ce pourcentage peut varier en fonction du type de moteur, des conditions de fonctionnement et de l'efficacité choisie de l'échangeur de chaleur.

Récupération de chaleur estimée (Q) peut être calculé avec :

Q = Contenu énergétique des gaz d'échappement * Facteur de récupération

Contenu énergétique des gaz d'échappement peut être estimé par :

Contenu énergétique des gaz d'échappement = Débit massique * Pouvoir calorifique inférieur (PCC) du combustible

Pouvoir calorifique inférieur (PCC) est la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion lorsque la vapeur d'eau formée se condense (disponible dans les spécifications du carburant).

Facteur de récupération est un pourcentage allant généralement de 20% à 50% en fonction du type de moteur, des conditions de fonctionnement et de l'efficacité choisie de l'échangeur de chaleur.

Notes IMPORTANTES:

• Ces calculs fournissent des valeurs théoriques ou estimées. La récupération de chaleur réelle peut être inférieure en raison de facteurs tels que l'inefficacité de l'échangeur de chaleur et les pertes dans les canalisations.
• La température de sortie choisie (T_out) dans l'approche thermodynamique doit être réaliste en fonction de l'application et des limites de l'échangeur de chaleur.
• Les considérations de sécurité sont cruciales lorsqu’il s’agit de gaz d’échappement chauds. Consultez toujours un ingénieur qualifié pour concevoir et mettre en œuvre un système de récupération de chaleur perdue.

Facteurs supplémentaires à considérer :

• Condensation: Si la température des gaz d'échappement descend en dessous du point de rosée, la vapeur d'eau se condense. Cela peut libérer de la chaleur latente supplémentaire mais nécessite une bonne gestion des condensats.
• Encrassement : Les gaz d'échappement peuvent contenir des contaminants susceptibles d'encrasser les surfaces de l'échangeur thermique, réduisant ainsi l'efficacité. Un nettoyage régulier ou le choix de matériaux appropriés peuvent être nécessaires.

En comprenant ces méthodes et facteurs, vous pouvez calculer le potentiel de récupération de la chaleur résiduelle des gaz d'échappement et évaluer sa faisabilité pour votre application spécifique.