Rapport final
(Allemand)
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Wärmepumpen könnten theoretisch doppelt so effizient sein wie sie heute in der Realität sind. Der wichtigste Grund, dass sie nicht effizienter sind, liegt bei Ineffizienzen im Kompressor, die nur gasförmiges, überhitztes Arbeitsmedium verdichten können. Das führt dazu, dass das Arbeitsmedium am Austritt heisser ist als notwendig und bei der Wärmeübertragung durch Enthitzung des Kältmittels Exergie und somit Effizienz verloren geht.
Dieses Projekt verfolgt eine neue Idee: Das Arbeitsmedium wird aus dem Zweiphasenraum verdichtet auf einen gesättigten, gasförmigen Zustand am Austritt es Kompressors. In der jetzt abgeschlossenen Konzeptphase wurden theoretische Untersuchungen durchgeführt und ein Prüfstand für die nächste Projektphase entworfen.
Die theoretischen Überlegungen haben gezeigt, dass das Zweiphasengemisch vor dem Kompressoreintritt erzeugt werden muss, indem Flüssigkeit von vor der Drossel dem aus dem Verdampfer kommenden, gesättigten Gas kontrolliert eingedüst und zu Tropfen von μm bis 4 μm zerstäubt wird. Diese Tropfen verdampfen während der Kompression vollständig und kühlen durch die aufgenommene Verdampfungswärme das sich erwärmende Gas derart, dass das Kältemittel am Kompressoraustritt als gesättigtes Gas vorliegt. Die thermodynamische Analyse dieses Prozesses hat ergeben, dass eine Effizienzsteigerung von 20 % gegenüber heutigen Wärmepumpen möglich ist. Es wurde ein Prüfstand geplant und ausgelegt, mit dem das Konzept experimentell überprüft werden kann.
Das Projektteam schlägt vor, in der nächsten Projektphase den geplanten Prüfstand zu bauen und das Konzept und die hier gemachten theoretischen Überlegungen experimentell zu überprüfen.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
IPEK, Hochschule Rapperswil
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Friedl,Markus
Wüst,Theodor
Oricchio,Salvatore
Neuenschwander,Thomas
Documents annexés
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Rapport final
(Anglais)
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Heat pumps could be twice as efficient as they are nowadays from a theoretical point of view. The most important reason for heat pumps not being more efficient are inefficiencies in the compressor. The latter can only compress working fluid in a gas phase and in an overheated state. As a consequence the working fluid at the outlet of the compressor has temperatures much higher the required, i.e. much higher than the condensation temperature. This leads to a loss of efficiency when the working fluid is cooled to condensation temperature.
This project is about a new concept for the compression of the working fluid: The latter is compressed starting from a two phase state at the compressor inlet to a saturated gas state at the compressor outlet with a temperature equal to the condensation temperature. In the project phase concluded with this report, theoretical investigations have been performed and an experimental test rig has been designed for the demonstration of the concept.
The theoretical analysis has shown, that the two phase mixture of the working fluid has to be produced in injecting liquid taken from upstream of the expansion valve into the saturated gas from the evaporation in generating a mist with droplet sizes between 1 ìm and 4 ìm. These droplets completely evaporate during compression and cool the gas phase during compression by the required heat of evaporation. This allows the fluid to be a saturated gas phase at the compressor outlet. The thermodynamic analysis has shown that an increase in efficiency of 20 % in comparison to current heat pumps is possible. An experimental test rig has been designed allowing proofing this concept.
The project team suggests building the test rig in the next project phase in order to verify the concept investigated in this phase of the project.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
IPEK, Hochschule Rapperswil
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Friedl,Markus
Wüst,Theodor
Oricchio,Salvatore
Neuenschwander,Thomas
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