‎"Thermal Energy Recovery from Automotive Engine Exhaust Using a ‎Shell-and-Tube Heat Exchanger: A Sustainable Approach to Waste Heat ‎Utilization"‎

الملخص

تم إجراء تجارب مخبرية لقياس كمية الطاقة الحرارية القابلة للاسترداد من عادم محرك احتراق داخلي بقدرة 60 كيلوواط. تم تقييم أداء المبادل الحراري من نوع الغلاف والأنابيب باستخدام الماء كسائل عامل لنقل الطاقة الحرارية. وبالاستفادة من البيانات المُجمعة، أُجريَت محاكاة حاسوبية لتحسين الأداء الحراري والتكوين الهندسي للمبادل الحراري. تضمن النظام مبادلين حراريين منفصلين: أحدهما مخصص لتوليد البخار المشبع، والآخر لإنتاج البخار المحمص. تم ترتيب هذه الوحدات في تكوينين: متوازٍ ومتسلسل. في التكوين المتسلسل، يمر غاز العادم أولاً عبر وحدة التحميص، ثم إلى وحدة التشبع. بينما في التكوين المتوازي، ينقسم تيار العادم، ليمر كل جزء من التيار عبر أحد المبدلين في الوقت ذاته. في كلا التكوينين، يُدخل تيار الماء أولاً إلى وحدة التشبع، ثم يوجه إلى وحدة التحميص. وأظهرت التحليلات أنه عند ضغوط تشغيل أقل من 30 بار، يوفر التكوين المتوازي ناتج طاقة أعلى، بينما عند الضغوط التي تتجاوز 30 بار، يحقق التكوين المتسلسل أداءً أفضل. كما تم تقدير ناتج طاقة التوربين باستخدام افتراضات واقعية للكفاءة الأيزنتروبية. تكشف النتائج أن استغلال الحرارة المهدرة من محرك الديزل يمكن أن يوفر ناتج طاقة إضافي لا يقل عن 18%، مما يبرز قدرة النظام على تحسين كفاءة الطاقة الكلية بطريقة مستدامة وقابلة للتطبيق اقتصادياً.