Abstract Extraction of kinetic energy from the chimney flue gases for power generation using ducted turbine system is an innovative idea. This paper presents a comprehensive study on the Energy Recovery Ducted Turbine System (ERDT) system for power generation. Computational Fluid Dynamics (CFD) based analysis has been carried out to study of the effect of number of blades and diffuser angle on the performance of the system. The Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) modeling approach and finite volume numerical method has been used to solve the governing equations. The numerical simulations have been attempted to investigate the flow through the ERDT system, using the ANSYS-CFX with the standard k − e turbulence model. Two airfoil shapes NACA4412 and NACA4416 have been considered for the turbine blades. Results show that the power output of the ERDT system improves with increase in the number of blades and the diffuser angle. The optimum simulated results that have obtained for both the types of airfoil correspond to diffuser angle, θ = 11° & 12° for the whole range of number of blades. The maximum power obtained for same setup is 12.05 kW and 18.01 kW for airfoil NACA4412 and NACA4416 respectively. Thus, the proposed ERDT system appears to be quite useful to recover the waste kinetic energy in the chimney flue gases. The system can have good market potential due to abundant chimneys and other unnatural exhaust wind resources available globally.

中文翻译：

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用于烟囱烟气的能量回收管道涡轮 (ERDT) 系统 - 基于 CFD 的分析以研究叶片数量和扩散器角度的影响

摘要 利用管道涡轮系统从烟囱烟气中提取动能用于发电是一个创新的想法。本文对用于发电的能量回收管道涡轮系统 (ERDT) 系统进行了全面研究。已经进行了基于计算流体动力学 (CFD) 的分析，以研究叶片数量和扩散器角度对系统性能的影响。雷诺平均纳维-斯托克斯 (RANS) 建模方法和有限体积数值方法已用于求解控制方程。已经尝试使用带有标准 k-e 湍流模型的 ANSYS-CFX 进行数值模拟来研究通过 ERDT 系统的流动。两种翼型 NACA4412 和 NACA4416 已被考虑用于涡轮叶片。结果表明，ERDT 系统的功率输出随着叶片数量和扩散器角度的增加而提高。对于两种类型的翼型获得的最佳模拟结果对应于整个叶片数量范围的扩散器角度，θ = 11° 和 12°。对于翼型 NACA4412 和 NACA4416，相同设置获得的最大功率分别为 12.05 kW 和 18.01 kW。因此，提议的 ERDT 系统对于回收烟囱烟道气中的废弃动能似乎非常有用。由于全球拥有丰富的烟囱和其他非自然排风资源，该系统具有良好的市场潜力。θ = 11° & 12° 对于整个叶片数量范围。对于翼型 NACA4412 和 NACA4416，相同设置获得的最大功率分别为 12.05 kW 和 18.01 kW。因此，提议的 ERDT 系统对于回收烟囱烟道气中的废弃动能似乎非常有用。由于全球拥有丰富的烟囱和其他非自然排风资源，该系统具有良好的市场潜力。θ = 11° & 12° 对于整个叶片数量范围。对于翼型 NACA4412 和 NACA4416，相同设置获得的最大功率分别为 12.05 kW 和 18.01 kW。因此，提议的 ERDT 系统对于回收烟囱烟道气中的废弃动能似乎非常有用。由于全球拥有丰富的烟囱和其他非自然排风资源，该系统具有良好的市场潜力。