निकास गैस से अपशिष्ट ताप पुनर्प्राप्ति की क्षमता की गणना करने के लिए दो मुख्य दृष्टिकोण हैं:
1. ऊष्मागतिक दृष्टिकोण:
यह विधि ऊष्मागतिकी के सिद्धांतों का उपयोग करके ऊष्मा की सैद्धांतिक अधिकतम मात्रा निर्धारित करती है जिसे पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। यहाँ आपको क्या विचार करने की आवश्यकता है:
- द्रव्यमान प्रवाह दर (ṁ) निकास गैस का (किलोग्राम/सेकंड) - इसे इंजन विनिर्देशों से प्राप्त किया जा सकता है या प्रवाह मीटर से मापा जा सकता है।
- विशिष्ट ताप क्षमता (सीपी) निकास गैस का (kJ/kg⋅K) - यह मान तापमान के साथ बदलता रहता है और इसे आपके निकास की विशिष्ट गैस संरचना के लिए तालिकाओं या थर्मोडायनामिक सॉफ़्टवेयर से प्राप्त करने की आवश्यकता होती है।
- इनलेट तापमान (T_in) निकास गैस का (°C) - तापमान संवेदक से मापा जाता है।
- आउटलेट तापमान (T_out) ऊष्मा पुनर्प्राप्ति के बाद निकास गैस का तापमान (डिग्री सेल्सियस) - यह आपके चुने हुए अनुप्रयोग (जैसे, दहन वायु को पूर्व-गर्म करना, गर्म पानी उत्पन्न करना) के लिए ऊष्मा हटा दिए जाने के बाद का वांछित तापमान है।
हीट रिकवरी क्षमता (क्यू) निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके गणना की जा सकती है:
क्यू = ṁ * सीपी * (टी_इन - टी_आउट)
2. सरलीकृत दृष्टिकोण:
यह विधि एक मोटा अनुमान प्रदान करती है और प्रारंभिक आकलन के लिए इसका उपयोग करना आसान है। यह मानता है कि निकास गैस ऊर्जा का एक विशिष्ट प्रतिशत पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। यह प्रतिशत इंजन के प्रकार, परिचालन स्थितियों और चयनित हीट एक्सचेंजर दक्षता के आधार पर भिन्न हो सकता है।
अनुमानित ताप पुनर्प्राप्ति (क्यू) इसकी गणना इसके साथ की जा सकती है:
क्यू = निकास गैस ऊर्जा सामग्री * पुनर्प्राप्ति कारक
निकास गैस ऊर्जा सामग्री इसका अनुमान इससे लगाया जा सकता है:
निकास गैस ऊर्जा सामग्री = द्रव्यमान प्रवाह दर * ईंधन का निम्न ताप मान (LHV)
कम ताप मान (एलएचवी) दहन के दौरान निकलने वाली गर्मी की मात्रा है जब जल वाष्प संघनित होता है (ईंधन विनिर्देशों से उपलब्ध)।
पुनर्प्राप्ति कारक इंजन प्रकार, परिचालन स्थितियों और चयनित हीट एक्सचेंजर दक्षता के आधार पर प्रतिशत आमतौर पर 20% से 50% तक होता है।
महत्वपूर्ण लेख:
- ये गणनाएँ सैद्धांतिक या अनुमानित मूल्य प्रदान करती हैं। हीट एक्सचेंजर की अक्षमता और पाइपिंग नुकसान जैसे कारकों के कारण वास्तविक ऊष्मा प्राप्ति कम हो सकती है।
- ऊष्मागतिकी दृष्टिकोण में चुना गया आउटलेट तापमान (T_out) ऊष्मा एक्सचेंजर के अनुप्रयोग और सीमाओं के आधार पर यथार्थवादी होना चाहिए।
- गर्म निकास गैसों से निपटने के दौरान सुरक्षा संबंधी विचार महत्वपूर्ण हैं। अपशिष्ट ताप पुनर्प्राप्ति प्रणाली को डिजाइन और कार्यान्वित करने के लिए हमेशा एक योग्य इंजीनियर से परामर्श लें।
विचार करने योग्य अतिरिक्त कारक:
- वाष्पीकरण: यदि निकास गैस का तापमान ओस बिंदु से नीचे चला जाता है, तो जल वाष्प संघनित हो जाएगा। इससे अतिरिक्त गुप्त ऊष्मा निकल सकती है, लेकिन इसके लिए उचित संघनन प्रबंधन की आवश्यकता होती है।
- दूषण: निकास गैस में संदूषक हो सकते हैं जो हीट एक्सचेंजर सतहों को खराब कर सकते हैं, जिससे दक्षता कम हो सकती है। नियमित सफाई या उपयुक्त सामग्री चुनना आवश्यक हो सकता है।
इन विधियों और कारकों को समझकर, आप निकास गैस से अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति की क्षमता की गणना कर सकते हैं और अपने विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए इसकी व्यवहार्यता का आकलन कर सकते हैं।