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Thermodynamic analysis of a novel high-temperature heat pump cycle with inter cooled compression and reheated expansion 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 with inter cooled compression and reheated expansion based on the reversed Brayton cycle. International Journal of Sustainable Energy, 44 (1). Taylor & Francis. doi: 10.1080/14786451.2025.2515452. ISSN 1478-6451.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Kurzfassung

High temperature heat pumps offer a promising approach to deliver CO2-neutral process heat by upgrading waste heat with electricity from renewable resources. In this work, a heat pump cycle including inter cooled compression and reheated expansion is presented and compared to the simple Brayton cycle. Numerical simulations are used to investigate the provision of process heat at 250°C and process cooling at -30°C. An exergy analysis and parameter study is carried out. The results show an improved performance of the complex cycle as a result of more efficient temperature profiles improving the exergy utilisation. While previous studies often consider idealised process variants or are focused on individual purposes, the present work contributes to the analysis and evaluation of complex cycles with multi-stage process control while simultaneously supplying heat and cold. A deeper understanding of the thermodynamic interactions provides a reliable basis for the energy-related design of systems with multiple temperature levels.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215080/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Thermodynamic analysis of a novel high-temperature heat pump cycle with inter cooled compression and reheated expansion based on the reversed Brayton cycle
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kabat, NancyNancy.Kabat (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-5501-7869188320530
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:26 Juni 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
Band:44
DOI:10.1080/14786451.2025.2515452
Verlag:Taylor & Francis
ISSN:1478-6451
Status:veröffentlicht
Stichwörter:High-temperature heat pump, Brayton cycle, inter cooled compression, reheated expansion, 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:21 Jul 2025 15:07
Letzte Änderung:21 Jul 2025 15:07

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