probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2026-28-2-215-226probener-3892Research ArticleТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРИКЛАДНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКАTHEORETICAL AND APPLIED HEAT ENGINEERINGПовышение эффективности работы водоохлаждающего устройства башенного типа в теплый период года для климатических условий Республики ТатарстанImproving the efficiency of a tower-type water cooling device during the warm season for the climatic conditions of the Republic of Tatarstanhttps://orcid.org/0000-0003-3877-7643БальзамовД. С.BalzamovD. S.

Бальзамов Денис Сергеевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Энергообеспечение предприятий, строительство зданий и сооружений»

Denis S. Balzamov

dbalzamov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2611-2679БронскаяВ. В.BronskayaV. V.

Бронская Вероника Владимировна – канд. техн. наук, доцент кафедры «Процессов и аппаратов химической технологии»; доцент кафедры «Энергообеспечение предприятий, строительство зданий и сооружений»

Veronika V. Bronskaya

dweronika@mail.ruКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian FederationКазанский государственный энергетический университет; Казанский национальный исследовательский технологический университетРоссияKazan State Power Engineering University; Kazan National Research Technological UniversityRussian Federation202614062026282215226Copyright © Бальзамов Д.С., Бронская В.В., 20262026Бальзамов Д.С., Бронская В.В.Balzamov D.S., Bronskaya V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/3892

АКТУАЛЬНОСТЬ. Актуальность исследования обусловлена возрастающими требованиями к энергоэффективности промышленных предприятий в условиях изменения климата. Башенные градирни являются ключевыми элементами систем оборотного водоснабжения на предприятиях нефтехимической и энергетической отраслей Республики Татарстан. ЦЕЛЬ. Проанализировать современные подходы к повышению эффективности башенных градирен в теплый период года с учетом климатических условий Татарстана, а также исследовать возможность применения системы испарительного охлаждения воздуха перед воздухозаборными окнами башенной градирней тепловой электрической станции. МЕТОДЫ. Для достижения поставленной цели использовался анализ литературных источников и технической документации действующего объекта, термодинамические расчеты тепломассообменных процессов испарительного охлаждения циркуляционной воды и влияние ее температуры на работу паротурбинной установки. РЕЗУЛЬТАТЫ. Внедрение системы предварительного охлаждения наружного воздуха представляет собой технологически обоснованное решение для оптимизации работы градирен в условиях повышенных температурных нагрузок. Данная система обеспечивает термодинамическую стабилизацию процесса теплообмена через снижение температуры поступающего воздушного потока. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Реализация данного инженерного решения обеспечивает устойчивую работу системы охлаждения в широком диапазоне метеорологических условий с сохранением технологических параметров в течение всего года. Внедрение технологии предварительного адиабатического охлаждения воздушного потока способствует значительному повышению энергетической эффективности энергоблока, а именно: прирост мощности турбоустановки: 492 кВт; годовая выработка дополнительной энергии: 1,7 ГВт·ч; экономический эффект: 14,67 млн руб./год; срок окупаемости менее 2 лет.

RELEVANCE. The relevance of the study is due to the increasing demands for energy efficiency of industrial enterprises in the context of climate change. Cooling towers are key elements of water recycling systems at enterprises in the petrochemical and energy industries of the Republic of Tatarstan. TARGET. To analyze modern approaches to increasing the efficiency of cooling towers in the warm season, taking into account the climatic conditions of Tatarstan, and also to study the possibility of using an evaporative air cooling system in front of the air intake windows of a cooling tower of a thermal power plant. METHODS. To achieve the set goal, an analysis of literary sources and technical documentation of the operating facility, thermodynamic calculations of heat and mass transfer processes of evaporative cooling of circulating water and the influence of its temperature on the operation of the steam turbine unit were used. RESULTS. The implementation of the outdoor air pre-cooling system is a technologically sound solution for optimizing the operation of cooling towers under conditions of increased temperature loads. This system ensures thermodynamic stabilization of the heat exchange process by reducing the temperature of the incoming air flow. CONCLUSION. The implementation of this engineering solution ensures the stable operation of the cooling system in a wide range of meteorological conditions while maintaining technological parameters throughout the year. The introduction of pre-adiabatic air flow cooling technology contributes to a significant increase in the energy efficiency of the power unit, namely: turbine power increase: 492 kW; annual additional energy production: 1.7 GWh; economic effect: 14.67 million rubles / year; payback period of less than 2 years.

градирняиспарениевлажность воздухаэнергоэффективностьоборотная водаводоснабжениеохлаждениеcooling towerevaporationair humidityenergy efficiencyrecycled waterwater supplycoolingReferencesИнвестиционный портал Республики Татарстан. URL: https://invest.tatarstan.ru/ru/about/territory-and-climate/ (дата обращения 09.09.2025)Investment portal of the Republic of Tatarstan. URL: https://invest.tatarstan.ru/ru/about/territory-and-climate/ (дата обращения 09.09.2025)Лаптев А.Г., Лаптева Е.А. Математические модели и расчет коэффициентов тепло и массоотдачи в насадках вентиляторных градирен // Инженерно-физический журнал. 2017. Т. 90. № 3. С. 678-684.Laptev A.G., Lapteva E.A. Mathematical models and calculation of heat and mass transfer coefficients in fan cooling tower nozzles // Engineering and Physics Journal. 2017. Vol. 90. № 3. pp. 678-684.Шишацкий Ю.И. и др. Повышение эффективности работы градирен в водооборотном цикле // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2022. Т. 84. № 2. С. 34-38.Shishatsky Yu.I. and others. Improving the efficiency of cooling towers in the water cycle // Bulletin of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2022. Vol. 84. № 2. pp. 34-38.He W. et al. Optimal thermal management of server cooling system based cooling tower under different ambient temperatures // Applied Thermal Engineering. 2022. V. 207. P. 118176.He W. et al. Optimal thermal management of server cooling system based cooling tower under different ambient temperatures // Applied Thermal Engineering. 2022. V. 207. P. 118176.Pandelidis D. et al. Comparative analysis between traditional and M-Cycle based cooling tower // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020. V. 159. P. 120124.Pandelidis D. et al. Comparative analysis between traditional and M-Cycle based cooling tower // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020. V. 159. P. 120124.Balzamov D.S., Sabitov L.S., Balzamova E.Yu., Timershin B.F. Evaluation of the applicability of pre-evaporative cooling of air in front of the cooling tower in the conditions of the third climatic zone of the Russian Federation // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. and Eng. 2018. Vol. 412.Balzamov D.S., Sabitov L.S., Balzamova E.Yu., Timershin B.F. Evaluation of the applicability of pre-evaporative cooling of air in front of the cooling tower in the conditions of the third climatic zone of the Russian Federation // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. and Eng. 2018. Vol. 412.Ежов В.С., Захаров А.Е. Инновационный вариант повышения эффективности вентиляторных градирен // Будущее науки-2020. 2020. С. 215-219.Yezhov V.S., Zakharov A.E. An innovative option for increasing the efficiency of fan cooling towers // The future of science-2020. 2020. pp. 215-219.Balzamov D.S., Timershin B.F. Overview of advanced technologies for generating companies // Modern Science. – 2017. – № 2. – P. 26–29.Balzamov D.S., Timershin B.F. Overview of advanced technologies for generating companies // Modern Science. – 2017. – № 2. – P. 26–29.Лаптева Е. А. [и др.] Показатели энергоэффективности градирен // Надежность и безопасность энергетики. 2018. Т. 11. №3. С. 217–221.Lapteva E. A. et all. Indicators of energy efficiency of cooling towers // Reliability and safety of energy. 2018. Vol. 11. №. 3. pp. 217-221.Xiong, Y., Li, M., Wang, J. Experimental study on the thermal performance of a cross flow cooling tower with different packing configurations // Applied Thermal Engineering. – 2015. – Vol. 87. – P. 10-18.Xiong, Y., Li, M., Wang, J. Experimental study on the thermal performance of a cross flow cooling tower with different packing configurations // Applied Thermal Engineering. – 2015. – Vol. 87. – P. 10-18.Патент РФ № RU2752683C1. Всепогодная башенная градирня. Заявитель: Попов А.И., Щеклеин С.Е. Опубл. 29.07.2021. Бюл. №22Patent of the Russian Federation No. RU2752683C1. All-weather cooling tower. Applicant: Popov A.I., Shcheklein S.E. Publ. 07/29/2021. Bul. №. 22Патент РФ № RU193374U1. Башенная градирня. Заявитель: Давлетшин Ф.М.; Опубл. 28.10.2019. Бюл. № 31.Patent of the Russian Federation No. RU193374U1. Tower cooling tower. Applicant: Davletshin F.M.; Published on 28.10.2019. Byul. No. 31.Хайбуллина А.И., Хайруллин А.Р., Сафиуллина Н.И. [и др.]. Экспериментальное исследование теплообмена в пучке труб при пульсациях потока // Инженерный вестник Дона, 2018. № 11(83). С. 125-131.Khaibullina A.I., Khairullin A.R., Safiullina N.I. et all. Experimental study of heat transfer in a bundle of pipes during flow pulsations // Engineering Bulletin of the Don, 2018. No. 11(83). pp. 125-131.Бальзамов Д. С., Зиганшина А.Р. Повышение эффективности работы теплоисточников // Энергетика, электромеханика и энергоэффективные технологии глазами молодежи : материалы IV российской молодежной научной школы-конференции: в 2 томах, Томск, 01–03 ноября 2016 года / Томский политехнический университет. Том 2. – Томск: ООО «ЦРУ», 2016. – С. 36-38.Balzamov D. S., Ziganshina A.R. Improving the efficiency of heat sources // Energy engineering, electromechanics and energy-efficient technologies through the eyes of youth : proceedings of the IV Russian Youth Scientific school-conference: in 2 volumes, Tomsk, November 01-03, 2016 / Tomsk Polytechnic University. Volume 2. Tomsk: LLC "CIA", 2016. pp. 36-38.Ядутов, В.В., Петров Т.И., Зацаринная Ю.Н. Воздействие ТЭС на окружающую среду // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. №19. С. 78-79.Yadutov, V.V., Petrov T.I., Zatsarinnaya Yu.N. The impact of thermal power plants on the environment // Bulletin of Kazan Technological University. 2013. Vol. 16. No. 19. pp. 78-79.Бальзамов Д. С., Тимершин Б.Ф. Анализ целесообразности применения системы испарительного охлаждения воздуха перед градирней в условиях климатической зоны республики Татарстан // Энергетика и энергосбережение: теория и практика : материалы III Всероссийской научно-практической конференции, Кемерово, 13–15 декабря 2017 года. – Кемерово: Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, 2017. – С. 107.Balzamov D. S., Timershin B.F. Analysis of the feasibility of using an evaporative air cooling system in front of a cooling tower in the climatic zone of the Republic of Tatarstan // Energy and energy conservation: theory and practice : proceedings of the III All-Russian Scientific and Practical Conference, Kemerovo, December 13-15, 2017. Kemerovo: Kuzbass State Technical University named after T.F. Gorbachev, 2017, p. 107.Бальзамов Д.С., Конахина И.А. Система энерготехнологического комбинирования высокотемпературного участка дегидрирования изоамиленов в изопрен // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2010. №1 (4). С. 16-25.Balzamov D.S., Konakhina I.A. The system of energy-technological combination of a high-temperature isoamylene dehydrogenation site in isoprene // Bulletin of Kazan State Power Engineering University. 2010. No. 1 (4). pp. 16-25.Хайбуллина А.И., Зиннатуллин Н.Х., Ильин В.К. Повышение эффективности работы теплообменного оборудования использованием пульсационных методов очистки // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. № 1. С. 59-67.Khaibullina A.I., Zinnatullin N.Kh., Ilyin V.K. Improving the efficiency of heat exchange equipment using pulsation cleaning methods // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Energy problems. 2021. Vol. 23. No. 1. pp. 59-67.Lemouari, M., Boumaza, M. Experimental analysis of the thermal performance of a cooling tower // Energy Conversion and Management. – 2010. – Vol. 51. – P. 2418-2424.Lemouari, M., Boumaza, M. Experimental analysis of the thermal performance of a cooling tower // Energy Conversion and Management. – 2010. – Vol. 51. – P. 2418-2424.Sun, X., Zhang, B., Liu, X. Environmental impact analysis of cooling towers // Journal of Cleaner Production. – 2019. – Vol. 237. – P. 117-125.Sun, X., Zhang, B., Liu, X. Environmental impact analysis of cooling towers // Journal of Cleaner Production. – 2019. – Vol. 237. – P. 117-125.Kelly, N.W. The Cooling Tower: Principles and Practice. – 3rd ed. – Brick Tower Press, 2009. – 352 p.Kelly, N.W. The Cooling Tower: Principles and Practice. – 3rd ed. – Brick Tower Press, 2009. – 352 p.Heidarinejad, G., Karami, M., Delfani, S. Performance analysis of a hybrid wet and dry cooling system // Energy and Buildings. – 2015. – Vol. 108. – P. 49-58.Heidarinejad, G., Karami, M., Delfani, S. Performance analysis of a hybrid wet and dry cooling system // Energy and Buildings. – 2015. – Vol. 108. – P. 49-58.Local Heat Transfer Dynamics in the In-Line Tube Bundle under Asymmetrical Pulsating Flow / A. Haibullina, A. Khairullin, D. Balzamov [et al.] // Energies. – 2022. – Vol. 15, No. 15. – P. 5571.Local Heat Transfer Dynamics in the In-Line Tube Bundle under Asymmetrical Pulsating Flow / A. Haibullina, A. Khairullin, D. Balzamov [et al.] // Energies. – 2022. – Vol. 15, No. 15. – P. 5571.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.