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Numerical Investigation of a thermally perfect gas model for a Centrifugal Compressor Design with water vapor as working medium

Kajasa, Bojan und Nicke, Eberhard und Kügeler, Edmund (2023) Numerical Investigation of a thermally perfect gas model for a Centrifugal Compressor Design with water vapor as working medium. In: ASME Turbo Expo 2023: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2023. ASME Turbo Expo 2023: Turbomachinary Technical Conference and Exposition, 2023-06-26 - 2023-06-30, Boston, USA. doi: 10.1115/GT2023-101195. ISBN 978-0-7918-8710-3.

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Kurzfassung

Due to the use of fossil energy sources in the industry sector for which process heat is needed, the footprint on the global climate has increased significantly. The Implementation of High-Temperature Heat-Pumps (HTHP) into industry processes can make a significant contribution to reducing the consumption of fossil energy and thus to reduce the CO2 emissions. In order to realize a high Coefficient of Performance (COP) using natural refrigerants/working medium the application of Rankine thermodynamic cycle is favored. The operation of turbomachinery with a reasonable efficiency within HTHP provides high COPs and the design of the centrifugal compressor geometry considering superheated water vapor as working medium is required. Since a calorically perfect gas model is predominantly used in Computational Fluid Dynamics (CFD) for example for air as working medium with a heat capacity independent from pressure and temperature. Deviations in the evaluated performance can occur when this model is used for designing the centrifugal compressor geometry with superheated water vapor, where the heat capacity coefficients (Cv and Cp) are highly dependent on the temperature. For the numerical investigation of superheated water vapor within the CFD the influence of a thermally perfect gas model is compared to a calorically perfect ideal gas model. The influence on the operating range with respect to the design point is studied and the compressor map trend is investigated. The results of the thermally perfect gas model in the design process on the performance parameters like pressure ratio and efficiency are discussed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198172/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Numerical Investigation of a thermally perfect gas model for a Centrifugal Compressor Design with water vapor as working medium
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kajasa, BojanBojan.Kajasa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-3997-3458148635690
Nicke, EberhardEberhard.Nicke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kügeler, EdmundEdmund.Kuegeler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9719-626XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 Juni 2023
Erschienen in:ASME Turbo Expo 2023: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, GT 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1115/GT2023-101195
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Kajasa, BojanBojan.Kajasa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-3997-3458148635690
Nicke, EberhardEberhard.Nicke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kügeler, EdmundEdmund.Kuegeler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9719-626XNICHT SPEZIFIZIERT
ISBN:978-0-7918-8710-3
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Centrifugal Compressor, water vapor, thermally perfect gas, 3D-RANS CFD
Veranstaltungstitel:ASME Turbo Expo 2023: Turbomachinary Technical Conference and Exposition
Veranstaltungsort:Boston, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:26 Juni 2023
Veranstaltungsende:30 Juni 2023
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Energiesystemdesign
HGF - Programmthema:Digitalisierung und Systemtechnologie
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemtechnologie und -analyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Energiesystemtechnologie
Standort: Zittau
Institute & Einrichtungen:Institut für CO2-arme Industrieprozesse > Hochtemperaturwärmepumpen
Hinterlegt von: Kajasa, Bojan
Hinterlegt am:13 Dez 2023 12:43
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:58

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