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Application of a Mean-Line Centrifugal Compressor Design for High Temperature Heat Pumps with Overheated Water Vapor

Moller, Clement und Kajasa, Bojan und Kriese, Maximilian und Schaffrath, Robert und Köhler, Martino und Nicke, Eberhard (2023) Application of a Mean-Line Centrifugal Compressor Design for High Temperature Heat Pumps with Overheated Water Vapor. In: 15th European Conference on Turbomachinery Fluid Dynamics and Thermodynamics 2023, ETC 2023. 15th European Conference on Turbomachinery Fluid dynamics & Thermodynamics, 2023-04-24 - 2023-04-28, Budapest, Ungarn. ISSN 2313-0067.

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Kurzfassung

This work presents the application of a mean-line centrifugal compressor design for high temperature heat pumps with overheated water vapor, focused on a low mass flow operating range. The preliminary mean-line design provides the calculation of 0D and 2D blade profile parameters for centrifugal compressors. Because the design is correlated for air as a gas, valid similarity criterion between air and water vapor need to be defined. In order to estimate the accuracy of the mean-line design, CFD calculations based on 3D-RANS are proceeded. To reach this CFD calculation, a process chain has been setup, where the 3D profile of the blades is created using mean-line design obtained values. Afterwards, the 3D meshing of the impeller geometry is generated, followed by CFD Pre-processing. To establish an optimization process chain for the engineering of centrifugal compressor design, a structural-mechanical consideration of the impeller blade and the rotating disk is also investigated. The obtained results suggest that during the simulations based on mean-line design values, the similarity criteria usage allows to replace, in a very precise way the steam boundaries by air. With the proposed optimization process, the compressor pressure ratio has been increased up to 2 and the efficiency up to 0.87.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198184/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Application of a Mean-Line Centrifugal Compressor Design for High Temperature Heat Pumps with Overheated Water Vapor
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Moller, ClementClement,Moller (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kajasa, BojanBojan.Kajasa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-3997-3458148635702
Kriese, MaximilianMaximilian.Kriese (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schaffrath, RobertRobert.Schaffrath (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8487-8299NICHT SPEZIFIZIERT
Köhler, MartinoMartino.Koehler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-0551-6302NICHT SPEZIFIZIERT
Nicke, EberhardEberhard.Nicke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 April 2023
Erschienen in:15th European Conference on Turbomachinery Fluid Dynamics and Thermodynamics 2023, ETC 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
ISSN:2313-0067
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Radial Compressor, Similarity Criteria, Optimization, 3D-RANS CFD, Overheated water vapor
Veranstaltungstitel:15th European Conference on Turbomachinery Fluid dynamics & Thermodynamics
Veranstaltungsort:Budapest, Ungarn
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:24 April 2023
Veranstaltungsende:28 April 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 12:44
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:58

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