Experimental investigation of a hightemperature heat pump for food processing applications
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3086273Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
I dag involverer mesteparten av dampproduksjonen til matforedlingsformål fossildrivstoff. For å ta tak i klimaspørsmålet er det presserende å fremme utviklingav miljøvennlige løsninger for dampproduksjon. Absorpsjonskompresjonsvarmepumpe(ACHP) som bruker ammoniakk-vann som arbeidsvæske er et lovende alternativ forhøytemperatur industrielle varmepumper på grunn av de unike egenskapene til zeotropicblandinger. Disse egenskapene inkluderer ikke-isoterm faseendring og lavere damptrykk. Denne rapporten undersøker kravene til næringsmiddelindustrien ogmåter ACHP kan oppfylle disse behovene på. Potensielle løsninger for varmevekslere og kompressorer analyseres. Det eksperimentelle oppsettet av en ACHP påNTNU presenteres og en simuleringsmodell av den på Dymola etableres. Annerledestilfeller analyseres som involverer temperaturløft opp til 70 K og varmekapasitet på 100kW. Syklusens COP var opp til 4,47, noe som førte til potensielle klimagassutslippreduksjoner på opptil 98,5 %. Påvirkningen av nøkkelparametere som injeksjonsforholdeteller sink og kildens innløpstemperatur ble undersøkt for å bestemme det optimaledriftsforhold. Nowadays, most of the steam production for food processing purposes involves fossilfuels. To adress the climate change issue, it is urgent to promote the developmentof eco-friendly solutions for steam production. Absorption compression heat pump(ACHP) that utilizes ammonia-water as a working fluid is a promising option forhigh temperature industrial heat pumps due to the unique properties of zeotropicmixtures. These properties include non-isothermal phase change and lower vaporpressures. This report investigates the requirements of the food industry and theways in which the ACHP can fulfill these needs. Potential solutions for heat ex-changers and compressors are analyzed. The experimental setup of an ACHP atNTNU is presented and a simulation model of it on Dymola is established. Differentcases are analyzed involving temperature lift up to 70 K and heating capacity of 100kW. The cycle COP was up to 4.47 leading to potential greenhouse gas emissionreductions up to 98.5 %. The influence of key parameters like the injection ratioor the sink and source inlet temperature were examined to determine the optimaloperating conditions.