undefined

Centrifugal compressor design for high-temperature heat pumps

Julkaisuvuosi

2023

Tekijät

Jaatinen-Värri Ahti; Honkatukia Juha; Uusitalo Antti; Turunen-Saaresti Teemu

Tiivistelmä

Heat pumps are identified as crucial technology for decarbonising the heat production. Especially for large-scale, high-temperature heat pumps, the use of centrifugal compressors has been seen as an attractive technological option, but there are very few detailed studies available discussing the compressor designs with different refrigerants for high-temperature heat pumps. This study combines the analyses of a 500 kW two-stage heat pump cycle and centrifugal compressor designs. The study qualitatively assesses the feasibility of compressor designs and provides information on how the dimensions, efficiency, and rotational speed are influenced by cycle conditions and the refrigerant. Temperature lift and evaporation temperature were varied with eight working fluids, including hydrocarbons and hydrofluoro-olefins. The estimated COPs were 2.0–2.55 with the highest values observed with pentane isopentane. The compressor rotational speeds were between 20 – 50 krpm with hydrocarbons requiring higher values than fluids containing fluorine. The predicted compressor efficiencies were between 77% to 84%, with low pressure compressor reaching higher efficiencies than the high-pressure compressor. However, high compressor Mach numbers were observed, and the Mach number seems to be the main obstacle for the increase of the heat pump temperature lift when centrifugal compressors are used.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Lappeenrannan–Lahden teknillinen yliopisto LUT

Jaatinen-Värri Ahti

Uusitalo Antti

Honkatukia Juha

Turunen-Saaresti Teemu Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Kustantaja

Elsevier

Artikkelinumero

122087

Julkaisu­foorumi

51538

Julkaisufoorumitaso

3

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Kone- ja valmistustekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.applthermaleng.2023.122087

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä