Метод расчета утилизации тепла выхлопных газов

Существует два основных подхода к расчету возможности рекуперации отходящего тепла из выхлопных газов:

1. Термодинамический подход:

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:

• Массовый расход (ṁ) of the exhaust gas (kg/s) - This can be obtained from engine specifications or measured with a flow meter.
• Удельная теплоемкость (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.
• Температура на входе (T_in) of the exhaust gas (°C) - Measured with a temperature sensor.
• Температура на выходе (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).

Потенциал рекуперации тепла (Q) можно рассчитать по следующей формуле:

Q = ṁ *Cp * (Т_вход - Т_выход)

2. Упрощенный подход:

Этот метод дает приблизительную оценку, и его легче использовать для первоначальных оценок. Предполагается, что определенный процент энергии выхлопных газов может быть восстановлен. Этот процент может варьироваться в зависимости от типа двигателя, условий эксплуатации и эффективности выбранного теплообменника.

Расчетная рекуперация тепла (Q) можно рассчитать с помощью:

Q = Энергоемкость выхлопных газов * Коэффициент восстановления

Энергетическая ценность выхлопных газов можно оценить по:

Энергоемкость выхлопных газов = Массовый расход * Нижняя теплота сгорания (LHV) топлива

Нижняя теплота сгорания (LHV) — количество тепла, выделяющегося при сгорании, когда образующийся водяной пар конденсируется (можно узнать из характеристик топлива).

Коэффициент восстановления представляет собой процентное соотношение, обычно варьирующееся от 20% до 50% в зависимости от типа двигателя, условий эксплуатации и эффективности выбранного теплообменника.

Важные заметки:

• Эти расчеты дают теоретические или расчетные значения. Фактическая рекуперация тепла может быть ниже из-за таких факторов, как неэффективность теплообменника и потери в трубопроводах.
• Выбранная температура на выходе (T_out) в термодинамическом подходе должна быть реалистичной с учетом применения и ограничений теплообменника.
• Соображения безопасности имеют решающее значение при работе с горячими выхлопными газами. Всегда консультируйтесь с квалифицированным инженером по вопросам проектирования и внедрения системы рекуперации отходящего тепла.

Дополнительные факторы, которые следует учитывать:

• Конденсат: Если температура выхлопных газов падает ниже точки росы, водяной пар конденсируется. Это может привести к выделению дополнительного скрытого тепла, но требует надлежащего управления конденсатом.
• Загрязнение: Выхлопные газы могут содержать загрязнения, которые могут загрязнять поверхности теплообменника, снижая эффективность. Может потребоваться регулярная очистка или выбор подходящих материалов.

Понимая эти методы и факторы, вы можете рассчитать потенциал утилизации отходящего тепла из выхлопных газов и оценить ее осуществимость для вашего конкретного применения.