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Transient analysis and control of a Brayton heat pump during start-up

Pettinari, Matteo und Frate, Guido Francesco und Tran, A. Phong und Oehler, Johannes und Stathopoulos, Panagiotis und Ferrari, Lorenzo (2023) Transient analysis and control of a Brayton heat pump during start-up. In: 36th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems, ECOS 2023, Seiten 839-850. 36th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems (ECOS 2023), 2023-06-25 - 2023-06-30, Las Palmas de Gran Canaria, Spanien. doi: 10.52202/069564-0076. ISBN 978-171387492-8.

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Kurzfassung

This paper aims to investigate the transient response of the DLR's CoBra prototype, an innovative Brayton-cycle heat pump intended to provide heat above 250 °C and currently under commissioning at the DLR facility in Cottbus, Germany. First, a comprehensive transient thermodynamic model of the system is developed, accounting for heat exchangers and piping thermal inertia. Furthermore, a control logic is presented that ensures safe operation throughout off-design conditions and start-up manoeuvres. In particular, several control parameters are considered to avoid potential operational issues, such as critical temperature gradients, compressor surge, and critical mechanical vibration phenomena due to resonance. The performed simulations aim to reduce start-up time and energy consumed during start-up. Results show that with the help of the described controller, the system can reach design operation via a transient trajectory safely and quickly. Therefore, the capability of the CoBra prototype to flexibly supply high-temperature heat is demonstrated.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/197425/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Transient analysis and control of a Brayton heat pump during start-up
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pettinari, Matteomatteo.pettinari (at) phd.unipi.itNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frate, Guido Francescoguido.frate (at) unipi.itNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tran, A. PhongAnh.Tran (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3365-5500NICHT SPEZIFIZIERT
Oehler, JohannesJohannes.Oehler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6226-5328NICHT SPEZIFIZIERT
Stathopoulos, PanagiotisPanagiotis.Stathopoulos (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ferrari, Lorenzolorenzo.ferrari (at) unipi.itNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2023
Erschienen in:36th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems, ECOS 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.52202/069564-0076
Seitenbereich:Seiten 839-850
ISBN:978-171387492-8
Status:veröffentlicht
Stichwörter:High-Temperature Heat Pump, Process Heat, Reverse Brayton Cycle, Transient Modelling, Closed Cycle Control
Veranstaltungstitel:36th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems (ECOS 2023)
Veranstaltungsort:Las Palmas de Gran Canaria, Spanien
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:25 Juni 2023
Veranstaltungsende:30 Juni 2023
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: Cottbus
Institute & Einrichtungen:Institut für CO2-arme Industrieprozesse
Institut für CO2-arme Industrieprozesse > Hochtemperaturwärmepumpen
Institut für CO2-arme Industrieprozesse > Simulation und Virtuelles Design
Hinterlegt von: Tran, A. Phong
Hinterlegt am:23 Nov 2023 11:17
Letzte Änderung:14 Jun 2024 11:00

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