Höyryturbiinin kanavistojen numeerinen virtauslaskenta

Diplomityössä tutkittiin Fortumin Loviisan ydinvoimalaitoksen ulosvirtauskanaviston ja suurnopeuskosteudenerottimen toimintaa, sekä selvitettiin taustalla olevaa teoriaa ja aiemmin tehtyjä tutkimuksia. Tavoitteena oli ymmärtää ja esittää laitteiden toimintaa, sekä tutkia voiko ulosvirtauskanaviston suorituskykyä parantaa geometrian muutoksilla. Työssä luotiin tutkittaville kohteille geometriat ja laskentahilat, joiden avulla simuloitiin niiden toimintaa eri käyttötilanteissa numeerisen virtauslaskennan avulla. Laskennan reunaehdot saatiin olemassa olevasta prosessimallista ja aiemmista turbiiniselvityksistä. Ulosvirtauskanaviston suorituskyky laskettiin kolmella eri lauhdutinpaineella neljällä eri geometrialla. Geometrian muutokset vaikuttivat selkeästi ulosvirtauskanaviston suorituskykyyn ja sitä saatiin parannettua. Kaksi kolmesta muutoksesta, lisäkanavat ja oikaistu vesilippa, pa-ransivat suorituskykyä. Lokinsiipien poistaminen heikensi ulosvirtauskanaviston toi-mintaa. Suurnopeuskosteudenerottimen mallintaminen jäi lähtötietojen ja ajan puutteen takia hieman tavoitteesta. Sekä ulosvirtauskanaviston että suurnopeuskosteudenerotti-men jatkotutkimusta ja mahdollisia toimenpiteitä varten saatiin arvokasta uutta tietoa.

The exhaust hood and high velocity moisture separator of Fortum Loviisa nuclear pow-er plant were studied in this master’s thesis. Also related theory of fluid dynamics and numerical computation were part of the work. Principles of the secondary water-steam –cycle of the related power plant were also presented. The main target of the work was to find how the efficiency of the low-pressure turbine exhaust hood could be improved by geometrical changes and to study the characteristics of hood and moisture separator. Geometry model and numerical mesh were created for both exhaust hood and moisture separator. Then numerical simulations were carried in various operating conditions. Boundary conditions were obtained from existing process model and former turbine research at LUT. Performance of the exhaust hood was investigated at three different condenser pressures with four different geometrical configurations. The performance of the exhaust hood was improved with modified geometry. It was also obtained that some geometrical changes decreased the performance. Knowledge about the flow structure in the exhaust hood increased during the work. The model for high velocity moisture separator represents the main features of the process, but some additional work is needed to improve the model. For future research, valuable infor-mation was found for both exhaust hood and moisture separator.