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HIGH TEMPERATURE HEAT PUMP CASCADE SYSTEMS WITH WATER (R718) AS REFRIGERANT

Hegner, Robert und Abu Khass, Omar Azzam Sado und Moller, Clement und Stathopoulos, Panagiotis (2022) HIGH TEMPERATURE HEAT PUMP CASCADE SYSTEMS WITH WATER (R718) AS REFRIGERANT. In: ASME Turbo Expo 2022: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2022. ASME Turbo Expo 2022, 2022-06-13 - 2022-06-16, Rotterdam. doi: 10.1115/GT2022-82920. ISBN 978-079188612-0.

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Kurzfassung

The heat demand of industrial processes is still mostly covered by fossil fuels, especially at temperatures above 160°C. The installation of high temperature heat pumps (HTHP) that can operate at these temperatures is an effective way to reduce industrial CO2-emissions and primary energy consumption. Water can be an attractive refrigerant due to its high critical point and environmental sustainability. However, using water as refrigerant also requires a waste heat source of high temperature, since any heat source below 100°C would result in sub-atmospheric evaporation, leading to more expensive equipment. If low temperature heat sources or even ambient heat should be utilized, the HTHP would consist of two coupled heat pumps, a cascade system. In this theoretical study a cascade high temperature heat pump process is presented and simulated operating with water and R1336mzz(Z)e. The heat pump consists of multiple compression stages with intercooling in order to increase the COP. Heat sink temperatures of up to 250°C were investigated and an optimal process design was identified for several heat sink and -source temperatures. The calculated COPs ranged from 1.5 under challenging conditions to up to 2.2 at moderate temperature lifts. The crucial evaporation pressure of the water heat pump has been close to one bar for most of the studies, so the installation of vacuum equipment could be avoided.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/188721/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:HIGH TEMPERATURE HEAT PUMP CASCADE SYSTEMS WITH WATER (R718) AS REFRIGERANT
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hegner, RobertRobert.Hegner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Abu Khass, Omar Azzam SadoOmar.AbuKhass (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-5125-8409NICHT SPEZIFIZIERT
Moller, ClementClement,Moller (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stathopoulos, PanagiotisPanagiotis.Stathopoulos (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 Juni 2022
Erschienen in:ASME Turbo Expo 2022: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2022
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1115/GT2022-82920
ISBN:978-079188612-0
Status:veröffentlicht
Stichwörter:High Temperature Heat Pump, Cascade, Optimization, Water
Veranstaltungstitel:ASME Turbo Expo 2022
Veranstaltungsort:Rotterdam
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:13 Juni 2022
Veranstaltungsende:16 Juni 2022
Veranstalter :American Society of Mechanical Engineers
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Dekarbonisierte Industrieprozesse
Standort: Zittau
Institute & Einrichtungen:Institut für CO2-arme Industrieprozesse > Hochtemperaturwärmepumpen
Hinterlegt von: Hegner, Robert
Hinterlegt am:24 Nov 2022 10:18
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:50

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