Проєкт енергоефективного використання технологічного конденсатора системи розхолодження енергоблоку атомної електростанції

Abstract

Малишева А.А., Римар Т.І. (керівник). Підвищення ефективності роботи технологічного конденсатора системи розхолоджування енергоблоку АЕС шляхом інтенсифікації процесу конденсації пари. Бакалаврська кваліфікаційна робота. Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2025.

АНОТАЦІЯ

Ефективна передача тепла є ключовим аспектом функціонування енергетичних установок, зокрема атомних електростанцій (АЕС). Процес конденсації пари в технологічних конденсаторах відіграє важливу роль у забезпеченні стабільної та економічної роботи енергоблоків. Використання профільованих теплообмінних трубок дозволяє значно підвищити ефективність теплообміну, знизити енерговитрати та експлуатаційні витрати. Бакалаврська кваліфікаційна робота присвячена дослідженню шляхів інтенсифікації теплообміну в технологічному конденсаторі системи розхолоджування енергоблоку ВВЕР-1000 за рахунок використання профільованих теплообмінних трубок. Об’єкт дослідження – теплові та гідравлічні процеси в технологічному конденсаторі RR20W01 системи розхолоджування енергоблоку АЕС типу ВВЕР-1000 у режимах нормальної експлуатації та аварійних ситуацій. Предмет дослідження – методи підвищення ефективності теплообміну в технологічному конденсаторі шляхом застосування профільованих теплообмінних трубок із різними геометричними параметрами. Мета дослідження – аналіз можливостей інтенсифікації теплообміну в технологічному конденсаторі енергоблоку ВВЕР-1000 за рахунок використання профільованих трубок та оцінка їхнього впливу на теплогідравлічні характеристики системи. У ході роботи проаналізовано систему розхолоджування (RR) енергоблоку ВВЕР-1000 [1, 2], зокрема її основні компоненти: швидкодіючі редукційні установки та технологічний конденсатор. Детально розглянуто конструкцію конденсатора RR20W01, його технічні характеристики та режими роботи. Проведено огляд сучасних методів інтенсифікації теплообміну, передбачає використання профільованих труб, гідрофобних покриттів, турбулізаторів та

нанорідин [3 – 5]. Особливу увагу приділено впливу геометричних параметрів профільованих трубок (глибина канавки, відстань між канавками, крок турбулізатора) на теплопередачу та гідравлічний опір [3, 4]. Чисельне моделювання показало, що використання профільованих трубок із глибиною канавки 0,0007 м та оптимізованою геометрією забезпечує зростання коефіцієнта тепловіддачі у 2,5–2,7 рази порівняно з гладкими трубами за рахунок турбулізації потоку та зменшення товщини плівки конденсату [3]. Збільшення числа Рейнольдса плівки конденсату сприяє суттєвому підвищенню теплового потоку, тоді як зростання кроку турбулізатора має негативний вплив.Malysheva A.A., Rymar T.I. (supervisor). Project for energy-efficient use of the technological condenser of the cooling system of a nuclear power plant. Bachelor's thesis. Lviv Polytechnic National University, Lviv, 2025. SUMMARY Efficient heat transfer is a critical aspect of the operation of energy facilities, particularly nuclear power plants (NPPs). The steam condensation process in process condensers plays a vital role in ensuring the stable and economical operation of power units. The use of profiled heat exchange tubes significantly enhances heat transfer efficiency, reduces energy consumption, and lowers operational costs. This bachelor’s thesis is dedicated to investigating methods for intensifying heat transfer in the technological condenser of the cooling system of a VVER-1000 power unit by utilizing profiled heat exchange tubes. Object of study – thermal and hydraulic processes in the process condenser RR20W01 of the cooling system of an NPP VVER-1000 power unit under normal operation and emergency conditions. Subject of study – methods for improving heat transfer efficiency in the process condenser through the application of profiled heat exchange tubes with varying geometric parameters. Aim of the study – to analyze the possibilities of intensifying heat transfer in the process condenser of a VVER-1000 power unit using profiled tubes and to evaluate their impact on the system’s thermohydraulic characteristics. The study analyzed the cooling system (RR) of the VVER-1000 power unit [1, 2], including its main components: fast-acting pressure reduction units and the process condenser. The design of the RR20W01 condenser, its technical specifications, and operating modes were examined in detail. A review of modern heat transfer intensification methods was conducted, including the use of profiled tubes, hydrophobic coatings, turbulators, and nanofluids [3 – 5]. Particular attention was given to the influence of geometric parameters of profiled tubes (groove depth, spacing between grooves, and turbulator pitch) on heat transfer and hydraulic resistance [3, 4]. Numerical modeling demonstrated that the use of profiled tubes with a groove depth of 0.0007 m and optimized geometry increases the heat transfer coefficient by 2.5–2.7 times compared to smooth tubes due to flow turbulization and a reduction in the condensate film thickness [3]. An increase in the Reynolds number of the condensate film contributes to a significant enhancement of the heat flux, while an increase in the turbulator pitch has a negative effect.