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Thermodynamic analysis of a novel high-temperature heat pump cycle configuration based on the reversed Brayton cycle

Kabat, Nancy und Jende, Enrico und Yücel, Fatma Cansu und Stathopoulos, Panagiotis (2025) Thermodynamic analysis of a novel high-temperature heat pump cycle configuration based on the reversed Brayton cycle. International Journal of Sustainable Energy. Taylor & Francis. ISSN 1478-6451. (eingereichter Beitrag)

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Kurzfassung

High-temperature heat pumps offer a promising approach to deliver CO$_2$-neutral process heat by upgrading waste heat with electricity from renewable resources. In this work, a heat pump configuration including multiple heat sinks and sources is presented and compared to the recuperated Brayton cycle. An exergy analysis is conducted by using numerical simulations to provide process heat at 250°C and process cooling at -30°C simultaneously. The results show, that a multi-stage compression leads to an improved overall performance for simultaneous heating and cooling. A parametric study presents the influence of the isentropic efficiency, heat exchanger effectiveness and heat sink and source inlet temperature on the second law efficiency. This study serves as a basis to gain a better understanding on the physics of the novel cycle, highlighting the potentials of improving the efficiency of Brayton heat pumps with cycle layouts adaptation and identify the most important components for minimizing exergy losses.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/208327/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Thermodynamic analysis of a novel high-temperature heat pump cycle configuration based on the reversed Brayton cycle
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kabat, NancyNancy.Kabat (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-5501-7869NICHT SPEZIFIZIERT
Jende, EnricoEnrico.Jende (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-8429-1287NICHT SPEZIFIZIERT
Yücel, Fatma Cansufatma.yuecel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stathopoulos, PanagiotisPanagiotis.Stathopoulos (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:International Journal of Sustainable Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Verlag:Taylor & Francis
ISSN:1478-6451
Status:eingereichter Beitrag
Stichwörter:High-temperature heat pump, Brayton cycle, Cycle configuration, Exergy analysis, Parametric study
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 > Hochtemperaturwärmepumpen
Hinterlegt von: Kabat, Nancy
Hinterlegt am:25 Nov 2024 13:09
Letzte Änderung:25 Nov 2024 13:09

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