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First law thermodynamic analysis of the recuperated Humphrey cycle for gas turbines with pressure gain combustion

Stathopoulos, Panagiotis und Rähse, Tim und Vinkeloe, Johann und Djordjevic, Neda (2020) First law thermodynamic analysis of the recuperated Humphrey cycle for gas turbines with pressure gain combustion. Energy, 200. Elsevier. doi: 10.1016/j.energy.2020.117492. ISSN 0360-5442.

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2MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544220305995

Kurzfassung

The current work is an analysis of the recuperated Humphrey cycle. Three cycle topologies are studied with and without turbine cooling. The study focuses on the interconnection between combustor pressure gain and heat recuperation. It is an attempt to optimize the cycle topology and configuration to achieve the maximum possible cycle efficiency. It is found that the best option to use recuperation in the Humphrey cycle is to operate the combustor at stoichiometric conditions, without preheating the air fed to it. The combustion air comes effectively form a compressor air bleed. The remaining air is further compressed at the combustor outlet pressure and is fed to a plenum between combustor and turbine once it is preheated by the recuperator. This cycle configuration results in the best performance both in terms of efficiency and specific work. Specifically, an efficiency increase between 2 to 5 percentage points is achieved. This work concludes with a feasibility study for shockless explosion combustion (SEC) for the Humphrey cycle configurations and topologies that achieve an efficiency advantage against the Joule cycle. It is found that realistic SEC combustor lengths and efficiency gains can be simultaneously achieved, albeit not at the cycle configurations with the best performance

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/139564/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:First law thermodynamic analysis of the recuperated Humphrey cycle for gas turbines with pressure gain combustion
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stathopoulos, PanagiotisPanagiotis.Stathopoulos (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rähse, TimTU Berlin, Institute of Fluids Dynamics and Technical AcousticsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vinkeloe, JohannTU Berlin, Institute of Fluids Dynamics and Technical AcousticsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Djordjevic, NedaTU Berlin, Institute of Fluids Dynamics and Technical AcousticsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 April 2020
Erschienen in:Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:200
DOI:10.1016/j.energy.2020.117492
Verlag:Elsevier
ISSN:0360-5442
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Pressure gain combustion, Humphrey cycle, Recuperation, Gas
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Energieeffizienz, Materialien und Ressourcen
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Dekarbonisierte Industrieprozesse (alt)
Standort: Cottbus
Institute & Einrichtungen:Institut für CO2-arme Industrieprozesse
Hinterlegt von: Klinkmüller, Maike
Hinterlegt am:04 Jan 2021 11:01
Letzte Änderung:28 Nov 2023 07:20

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