反應(yīng)堆熱工水力

1、反應(yīng)堆熱工水力2006.10.241傳熱學(xué)導(dǎo)熱對(duì)流輻射去26熱量傳遞的方法：2傳熱學(xué)導(dǎo)熱傳熱是指:不同溫度的物體或物體不同溫度的各部分之間，分子動(dòng)能的相互傳遞，即動(dòng)能較大（溫度較高）的分子把能量傳給鄰近的動(dòng)能較?。囟容^低）的分子，此外，還依靠自由電子運(yùn)動(dòng)而傳遞能量。例如燃料芯塊內(nèi)、包殼內(nèi)、蒸汽發(fā)生器的傳熱管壁內(nèi)的傳熱都是典型的導(dǎo)熱傳熱。返回3傳熱學(xué)熱對(duì)流:隨著流體不同部分的相對(duì)位移，把熱量從一處帶到另一處的現(xiàn)象，稱為熱對(duì)流，所以熱對(duì)流與流體的流動(dòng)有關(guān)。返回4對(duì)流傳熱:實(shí)際上，常會(huì)遇到導(dǎo)熱和熱對(duì)流兩種基本方式同時(shí)出現(xiàn)，而形成一種較復(fù)雜的熱傳遞過程，稱為對(duì)流傳熱或?qū)α鲹Q熱。如:流體在管道內(nèi)流動(dòng)，

2、當(dāng)流體和管道內(nèi)壁溫度不同時(shí)，它們之間必然會(huì)發(fā)生熱量傳遞，緊貼管壁處總有一薄層流體作層流流動(dòng)，其中垂直于壁面的方向上僅有分子能量的傳遞，即只存在導(dǎo)熱，而層流薄層以外的區(qū)域，熱量的傳遞主要依靠對(duì)流。傳熱學(xué)5傳熱學(xué)熱輻射傳熱: 物體通過電磁波傳熱的方式稱做輻射，在常溫下熱輻射起的作用不大，在高溫時(shí)則起重要作用。例如:在反應(yīng)堆失水事故時(shí)堆芯裸露，燃料元件溫度升得很高時(shí)，就要考慮熱輻射的作用。返回6燃料傳遞熱量到冷卻劑的過程燃料元件內(nèi)部（包括燃料芯塊、間隙和包殼）的導(dǎo)熱包殼外表面與冷卻劑之間的傳熱（主要是單相強(qiáng)迫對(duì)流傳熱），冷卻劑的輸熱 7導(dǎo)熱、傳熱導(dǎo)熱傳熱：傅里葉定律描述：qkT q ： 是單位時(shí)間內(nèi)

3、通過單位等溫面積沿溫度降低的方向所傳遞的熱量，W/m2，它是一個(gè)向量，并稱之為熱流密度；k是材料的熱導(dǎo)率，W/(mK)，它是物性量；是溫度梯度，K/m，它是一個(gè)向量。對(duì)流換熱：牛頓冷卻定律描述：q=h(Tc-Tf)式中q是包殼表面熱流密度，W/m2；Tc 是包殼外表面溫度，K；Tf是冷卻劑主流平均溫度，K；h是傳熱系數(shù)，W/(m2K)。返回8單相水在圓管內(nèi)做強(qiáng)迫對(duì)流定型湍流傳熱時(shí)，其熱邊界層的厚度（亦稱流體膜）怎樣影響其對(duì)流傳熱系數(shù)h？由牛頓冷卻定律可得：在緊貼管壁附近，有一層厚度為y的流體薄層作層流流動(dòng)，如下圖所示，流體的大部分徑向溫差降落在此層內(nèi)，稱此層為熱邊界層。在熱邊界層內(nèi)，垂直于壁面

4、方向所傳遞的熱量主要靠流體的導(dǎo)熱，因此有將式(2)代入式(1)得： 由式(3)可見，對(duì)流傳熱系數(shù)h與流體的熱導(dǎo)率kf成正比，h與熱邊界厚度成反比。而取決于流體的運(yùn)動(dòng)，一般說來，水的流速越高，就越小（越?。?，則h就越大。 TfTwqmfyy傳熱學(xué)9有哪些因素影響換熱系數(shù)？流體的性質(zhì)（密度、比熱、熱導(dǎo)率、粘性）；流體運(yùn)動(dòng)速度和流動(dòng)原因（強(qiáng)迫流動(dòng)或自然對(duì)流）；流體流動(dòng)的性質(zhì)（層流或湍流）；傳熱壁的形狀、尺寸及其相對(duì)于流體流動(dòng)的方位；流體在換熱過程中狀態(tài)的變化（單相、沸騰等）。10例： 冷卻劑流過發(fā)熱平板并處于穩(wěn)定傳熱狀態(tài)?，F(xiàn)已知壁面溫度 520，冷卻劑主流溫度210 ，冷卻劑的對(duì)流換熱系數(shù)為160w

5、/m 2,不考濾沿板面方向的熱傳輸輻射熱，試求平板傳入冷卻劑的熱流密度 q。（結(jié)果注明單位，寫出計(jì)算式） 答案： q= h(t w t f ) = 160（520210） = 160310=49600 （w/m2）傳熱學(xué)11輸熱輸熱：穩(wěn)態(tài)熱能守恒方程為： Pth，t=mt(hout-hin) (1) 當(dāng)冷卻劑都為單相流時(shí)，式(1)也可寫成 Pth，t=mt Cp(Tout-Tin) (2)式中，Pth，t是反應(yīng)堆輸出的總熱功率，W；mt是進(jìn)入反應(yīng)堆的冷卻劑的總質(zhì)量流量，kg/s；hout和hin是反應(yīng)堆出口和進(jìn)口處的冷卻劑比焓，J/kg；Tout和Tin是反應(yīng)堆出口和進(jìn)口處的冷卻劑溫度，K；C

6、p是反應(yīng)堆內(nèi)冷卻劑平均定壓比熱容，J/(kgK)。返回12設(shè)有一段長(zhǎng)為Z、直徑為dcs的燃料元件棒，其燃料芯塊的直徑為du，如果該小段燃料芯塊的體積釋熱率qv,f是均勻的，試寫出在穩(wěn)態(tài)工況下qv,f、線功率ql、元件表面熱流密度q和該段熱功率Pth,Z之間的關(guān)系傳熱學(xué)體積釋熱率qv：?jiǎn)挝蝗剂象w積所發(fā)出的熱量；W/m3或W/cm3；表面熱流密度q：流過單位面積的熱量； W/m2或W/cm2線功率密度ql：?jiǎn)挝蝗剂祥L(zhǎng)度所發(fā)出的熱量； W/m或W/cm；13例：某壓水堆燃料元件熱點(diǎn)處的燃料芯塊的體積釋熱率v=7.8108W/m3,熱點(diǎn)對(duì)應(yīng)的冷卻劑溫度Tf=304，燃料元件包殼外表面的對(duì)流傳熱系數(shù)h=

7、4.1104W/（m2），已知燃料芯塊的直徑du=8.4mm元件包殼外徑dc=9.6mm，試求該熱點(diǎn)處的包殼外表面溫度Tc？解：由熱平衡得：傳熱學(xué)14傳熱學(xué)總熱阻： R總R1+R2+R3Q= ql L= (T0-Tf)/ R總1、對(duì)圓柱形有內(nèi)熱源芯塊：熱阻：對(duì)有內(nèi)熱源的平板形燃料芯塊：對(duì)無內(nèi)熱源的平板形燃料芯塊：2、對(duì)無內(nèi)熱源圓筒壁：熱阻：3、圓柱表面對(duì)流：熱阻：以上公式均為解微分方程得到的為平板燃料芯塊的半厚度15 例： 設(shè)燃料芯塊半徑ru=4.1mm，包殼外半徑rc=4.7mm，燃料芯塊的熱導(dǎo)率Ku=2W/（m），包殼熱導(dǎo)率Kc=5.4 W/（m）Kc已包括了間隙熱阻的影響。已知燃料元件熱

8、點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的冷卻劑溫度Tf=318。如果燃料中心線上的溫度To限定為2200（即不應(yīng)超過2200），向該熱點(diǎn)處最大可能的線功率密度ql等于多少？根據(jù)棒狀燃料元件的傳熱公式： 最大可能的線功率密度是指當(dāng)對(duì)流傳熱系數(shù) 時(shí)，因此得：()()hrKcrrlKuTTqcucnfl1/2120+-pq=傳熱學(xué)理論最大釋熱率：當(dāng)燃料元件包殼外表面與冷卻劑之間的對(duì)流傳熱系數(shù)為無限大（即h）時(shí)，燃料元件所能達(dá)到的釋熱率。16層流、湍流什么是流體的層流和湍流流動(dòng)？層流：流體中各質(zhì)點(diǎn)均沿主流方向平行流動(dòng)時(shí)叫層流流動(dòng)；湍流：流體質(zhì)點(diǎn)在沿主流方向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還存在橫向速度流動(dòng)，即流體分子作無規(guī)則的湍動(dòng)，叫作湍流流動(dòng) 。1

9、7層流、湍流請(qǐng)定性地畫出管內(nèi)定型層流的速度分布。請(qǐng)定性地畫出管內(nèi)定型湍流流的速度分布。UrUmaxU=0管內(nèi)層流UrUmaxU=0管內(nèi)湍流18沸騰泡核沸騰是在加熱表面上產(chǎn)生蒸汽泡的傳熱。在較低熱流密度下，產(chǎn)生的汽泡數(shù)量較少，當(dāng)熱流密度較高時(shí)，產(chǎn)生的汽泡數(shù)量很多，并有大量的汽泡脫離加熱面，形成蒸汽柱。 泡核沸騰的特點(diǎn)是具有很高的傳熱系數(shù)，壁溫升高不多，而熱流密度卻增加很大。泡核沸騰可分欠熱泡核沸騰和飽和泡核沸騰。19沸騰傳熱泡核沸騰傳熱的主要機(jī)理:汽-液置換傳熱微對(duì)流汽化潛熱傳熱20沸騰傳熱池式沸騰A點(diǎn)前：?jiǎn)蜗嘁后w自然對(duì)流傳熱；AB：泡核沸騰和自然對(duì)流混合 傳熱工況；BC：充分發(fā)展泡核沸騰傳熱工

10、況； T（溫度）C：臨界熱流密度工況；CD：過渡沸騰傳熱工況；DEF：穩(wěn)定膜態(tài)沸騰傳熱ABEDCF池式沸騰qT曲線過渡膜態(tài)沸騰：汽和液交替覆蓋部分加熱表面，表現(xiàn)出瞬態(tài)變化的傳熱特性（不穩(wěn)定），并且隨壁面過熱度的升高，所傳遞的熱流密度q下降。大容積沸騰傳熱：浸沒在大容積靜止液體內(nèi)的受熱面產(chǎn)生的沸騰，又叫池式沸騰沸騰一般可分為兩種基本型式：大容積沸騰和流動(dòng)沸騰21為什么在高熱流密度下（例如壓水堆情況）會(huì)發(fā)生DNB(偏離泡核沸騰：Departure from nucleate boiling )？在高熱流密度下，泡核沸騰區(qū)產(chǎn)生的汽泡數(shù)量很多，當(dāng)汽泡產(chǎn)生的頻率高到在汽泡脫離壁面之前就形成了蒸汽膜覆蓋在

11、壁面上，使液體不能接觸壁面，從而使傳熱惡化造成壁面溫度急劇升高，就發(fā)生DNB，隨后傳熱變成膜態(tài)沸騰工況。22沸騰傳熱流動(dòng)沸騰 問：設(shè)有一根全長(zhǎng)均勻加熱的垂直管段，以低熱流密度加熱此管，管底以這樣的速度供給欠熱液體，使得液體在管全長(zhǎng)上能夠蒸發(fā)完，試標(biāo)出從管底進(jìn)口至管出口可能出現(xiàn)的流動(dòng)型態(tài)？單相蒸汽滴 狀 流有液滴夾帶的環(huán)狀流環(huán) 狀 流低熱流密度時(shí)對(duì)流沸騰的流動(dòng)型態(tài)(團(tuán)狀流)泡 狀 流單相液體流動(dòng)型態(tài)m彈狀流(團(tuán)狀流)答：如圖，流型為：?jiǎn)蜗嘁后w，泡狀流，彈狀流（或稱團(tuán)狀流），環(huán)狀流，有液滴夾帶的環(huán)狀流，滴狀流（或稱霧狀流），單相蒸汽。23沸騰傳熱流動(dòng)沸騰單相蒸汽對(duì)流缺液區(qū)傳熱通過液膜的強(qiáng)制對(duì)流蒸發(fā)

12、傳熱飽和泡核沸騰低熱流密度時(shí)對(duì)流沸騰的傳熱工況(團(tuán)狀流)欠熱泡核沸騰單相液體對(duì)流傳熱工況m蒸干CHF答：傳熱工況為：向液體的單相對(duì)流傳熱欠熱飽核沸騰，飽和泡核沸騰，通過液膜的強(qiáng)制對(duì)流蒸發(fā)傳熱，蒸干（或稱干涸）或缺液區(qū)傳熱，向蒸汽的單相對(duì)流傳熱 問：設(shè)有一根全長(zhǎng)均勻加熱的垂直管段，以低熱流密度加熱此管，管底以這樣的速度供給欠熱液體，使得液體在管全長(zhǎng)上能夠蒸發(fā)完，試標(biāo)出從管底進(jìn)口至管出口可能出現(xiàn)的傳熱工況？24沸騰傳熱流動(dòng)沸騰設(shè)有一根全長(zhǎng)均勻加熱的垂直管段，以高熱流密度加熱此管，底部以這樣的速度供給欠熱液體，使得液體在管全長(zhǎng)上能夠蒸發(fā)完，試標(biāo)出從管底進(jìn)口至管出口可能出現(xiàn)的流動(dòng)型態(tài)？單相蒸汽滴 狀

13、流反環(huán)狀流泡 狀 流高熱流密度時(shí)對(duì)流沸騰的流動(dòng)型態(tài)(團(tuán)狀流)單相液體流動(dòng)型態(tài)m答： 如圖，流型為：?jiǎn)蜗嘁后w，泡狀流，反環(huán)狀流（汽膜附壁），滴狀流，單相蒸汽。 25沸騰傳熱流動(dòng)沸騰設(shè)有一根全長(zhǎng)均勻加熱的垂直管段，以高熱流密度加熱此管，底部以這樣的速度供給欠熱液體，使得液體在管全長(zhǎng)上能夠蒸發(fā)完，試標(biāo)出從管底進(jìn)口至管出口可能出現(xiàn)的傳熱工況？單相蒸汽對(duì)流缺液區(qū)傳熱欠熱或飽和漠態(tài)沸騰高熱流密度時(shí)對(duì)流沸騰的傳熱工況(團(tuán)狀流)單相液體對(duì)流傳熱工況mCHF欠熱或飽和泡核沸騰DNB答： 傳熱工況為：?jiǎn)蜗嘁后w對(duì)流，欠熱（在高流量下）或飽和（較低流量下）泡核沸騰，欠熱或飽和膜態(tài)沸騰，缺液區(qū)傳熱，單相蒸汽對(duì)流傳熱。2

14、627包殼的導(dǎo)熱燃料棒的傳熱與冷卻28沿燃料元件軸向的冷卻劑溫度分布tf(Z)= + t Q(Z) = (1) q(Z)= q(o) cos ，代入(1)式得： tf(Z)= t+ (sin + sin ) (2) 以Z=代入(2)式，以整理后得： tf(Z)= t+ + (sin ) 用不同的Z值代入上式，就可得到不同高度的冷卻劑溫度，其溫度分布如圖所示。例：已知堆芯某通道燃料元件軸向功率分布函數(shù)為q（Z）= q（O）cos ，冷卻劑入口溫度為t，冷卻劑流量為W，比熱Cp，列出高度為Z處的冷卻劑溫度tf（Z），并畫出溫度沿高度的分布曲線。其中，Q（z）為z點(diǎn)以前從包殼傳給冷卻劑的總熱量29燃

15、料棒的傳熱與冷卻包殼外表面溫度沿軸向的分布包殼內(nèi)表面的溫度依次類推：燃料芯塊表面溫度氣隙導(dǎo)熱模型接觸導(dǎo)熱模型芯塊中心溫度h（z）為對(duì)流換熱系數(shù) q1（z）按余弦分布 將上頁式代入 代入上式中 hg為接觸導(dǎo)熱的等效傳熱系數(shù)5700W/（m2） 注意：對(duì)芯塊導(dǎo)熱、氣隙導(dǎo)熱、包殼導(dǎo)熱及包殼表面對(duì)流換熱來講，他們的相同的物理量為ql，即線功率密度。3031自然循環(huán) 自然循環(huán)： 在一個(gè)回路系統(tǒng)內(nèi)，存在熱阱和熱源，且熱阱和熱源存在高度差，依靠冷段下降流和熱段上升流中流體的密度差所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)壓頭來實(shí)現(xiàn)的流動(dòng)循環(huán)叫自然循環(huán)。建立自然循環(huán)流動(dòng)必須具備的條件是什么？系統(tǒng)中必須有熱阱和熱源，熱阱與熱源之間須有高度差

16、；系統(tǒng)冷段和熱段中的流體密度必須存在密度差；系統(tǒng)必須在重力場(chǎng)內(nèi)。熱源熱阱hHC32自然循環(huán)維持一回路的自然循環(huán)對(duì)壓水堆核電站的安全運(yùn)行有什么作用？當(dāng)核電站發(fā)生廠用電喪失事故后，RCP主泵全停，失去強(qiáng)迫循環(huán)，這時(shí)維持自然循環(huán)對(duì)堆芯的衰變熱導(dǎo)出具有重要意義，它可以堆芯為熱源，以蒸汽發(fā)生器為冷源，進(jìn)行余熱導(dǎo)出，防止堆芯過熱燒毀。影響壓水堆核電站自然循環(huán)的因素有哪些？ (1)冷源與熱源之間的溫差，溫差越大，自然循環(huán)能力越強(qiáng)；(2)冷源與熱源之間的位差（高度差），位差越大，自然循環(huán)能力越強(qiáng)；(3)管道的流阻，流阻越大，自然循環(huán)能力越??；(4)冷卻劑中的含汽率會(huì)嚴(yán)重影響自然循環(huán)的建立和維持。含汽率的作用有

17、正有負(fù)，堆芯表面局部沸騰有助于自然循環(huán)，但反應(yīng)堆上腔積汽會(huì)增加流阻不利于自然循環(huán)。33自然循環(huán)什么原因會(huì)使一回路的自然循環(huán)中斷？自然循環(huán)中斷后一回路還能不能繼續(xù)通過蒸汽發(fā)生器向二回路排熱？ 如果堆芯中產(chǎn)生了汽體，并積存在壓力容器上腔室，使熱段管口裸露出水面，或者在蒸汽發(fā)生器倒U形管頂部積存了汽體，則自然循環(huán)會(huì)中斷，自然循環(huán)中斷后，如果壓力容器中有較大的汽空間，則熱段管道及U形管上升段中的水靠自重返回壓力容器。此后堆芯產(chǎn)生的蒸汽到達(dá)蒸汽發(fā)生器管子中進(jìn)行冷凝，凝結(jié)的水又返回堆芯，如此循環(huán)可以把熱量傳到二次側(cè)。這種循環(huán)傳熱方式稱作回流冷凝。34自然循環(huán)在自然循環(huán)時(shí)，為什么蒸汽發(fā)生器二次側(cè)冷卻能力過強(qiáng)

18、反而會(huì)使一回路的自然循環(huán)中斷？ 答案：如果二次側(cè)冷卻能力過強(qiáng)，會(huì)使一次側(cè)的冷卻劑在蒸汽發(fā)生器倒U形管上升段很快降溫，因而在U形管的上升段和下降管中冷卻劑的平均密度差不大，使自然循環(huán)的流速降低，自然循環(huán)流速降低的結(jié)果，會(huì)使壓力殼頂蓋下部出現(xiàn)汽體，使自然循環(huán)中斷。用什么方法可以去掉壓力殼頂蓋下的汽腔，恢復(fù)自然循環(huán)？ 答案：可以設(shè)法使系統(tǒng)升壓，汽腔中的蒸汽就會(huì)凝結(jié)，凝結(jié)的汽空間靠穩(wěn)壓器的水填充，或靠補(bǔ)水填充，可恢復(fù)自然循環(huán)。35空泡份額：在流動(dòng)系統(tǒng)中，空泡份額為所考察的區(qū)段內(nèi)的蒸汽體積與汽-水混合物總體積之比?？张莘蓊~常記為。含汽量（也稱干度）：汽水混合物的總質(zhì)量流量中汽相質(zhì)量所占的份額。在流動(dòng)系統(tǒng)

19、中，含汽量的定義有兩種，一種是平衡態(tài)含汽量，另一種是真實(shí)含汽量。0.20.40.50.8012345678910空泡份額在臨界點(diǎn)(P=22.1MPa)時(shí)，含汽量=空泡份額含汽量X22.1MPa13.5MPa6MPa22.1MPa5%Pn15%Pn30%Pn50%Pn100%Pn120%Pn空泡份額、含汽量（也稱干度）36平衡態(tài)含汽量是在兩相介質(zhì)處于熱力學(xué)平衡態(tài)的含汽量， 即：Xe=(H-Hf)/Hfg 式中，Xe是平衡態(tài)含汽量，H是兩相混合物的焓，Hf是液體的飽和焓，Hfg是汽化潛熱。含汽量Xe若為負(fù)值，意味著液體是欠熱的；含汽量Xe大于1，則說明該流體為過熱蒸汽。平衡態(tài)含汽量37真實(shí)含汽量是

20、汽液兩相流處于熱力學(xué)非平衡態(tài)，即兩相的溫度不相等，它出現(xiàn)在欠熱泡核沸騰區(qū)和干涸后的滴狀流區(qū)域。它反映了兩相流的總流量中汽相流量所占的真實(shí)份額，用經(jīng)x表示；空泡份額、含汽量（也稱干度）38空泡份額、含汽量（也稱干度）例：180的給水進(jìn)入蒸汽發(fā)生器被加熱成260濕度為4的蒸汽，求產(chǎn)生lkg這樣的濕蒸汽所需要的熱量。 已知：180的給水焓為h=763.1KJkg，260時(shí)飽和水焓為h=1134.9KJkg,飽和汽焓為h“=2796.4KJkg,汽化潛熱為=1661.5KJkg。260蒸汽焓為 ：在蒸汽發(fā)生器中需加入的熱量為39流體力學(xué)寫出一回路系統(tǒng)中的壓力平衡？式中，是主泵驅(qū)動(dòng)壓頭（泵揚(yáng)程），（如果

21、是自然循環(huán)則此項(xiàng)為0）是一回路系統(tǒng)總壓降；是摩擦壓降，是形阻壓降，是提升壓降（重力壓降）；（如果是自然循環(huán)，則此項(xiàng)為動(dòng)力項(xiàng)）是加速度壓降；腳標(biāo)i表示對(duì)一回路系統(tǒng)分段求和。40柏努利方程 是單位質(zhì)量流體的壓力能 ，是單位質(zhì)量流體的位能 ，是單位質(zhì)量流體的動(dòng)能 ，以上三項(xiàng)統(tǒng)稱 機(jī)械能 ，E是流體從截面1流到截面2單位質(zhì)量流體損失的機(jī)械能。 形阻壓降PC用下式表達(dá)：，式中稱為形阻系數(shù)。 摩擦壓降Pf用下式表達(dá)：，式中稱為形阻系數(shù)。 D2 2LUPfl=D連續(xù)性方程41例：設(shè)流量W=4.0Kg/s 的液體流過一垂直安裝的光滑漸擴(kuò)管，已知該漸擴(kuò)管的截面1的平均壓力P1= 1105Pa，截面1和2的流通面

22、積分別為A1= 0.710-3m2，A2 = 210-3m2。截面2在截面1的上方高度差為4m,如果忽略該漸擴(kuò)管的磨擦和形阻壓頭損失，設(shè)液體密度= 990Kg/m3,試求截面2上的平均壓力P2= ? 解：將柏努利方程用于此題： 按題設(shè)，磨擦和形阻壓降為0， 即E = 0, 而Z = 4m 所以得：(A) 根據(jù)流體的連續(xù)性方程為有: m =u1A1 =u2A2 (B) 將方程(B)代入方程(A)得: = 7.487104(Pa) A2P2 A1 P1流向柏努利方程 42水的物性參數(shù)AA 飽和汽線；BB 等干度線；CC 等壓線；DD 等溫線；MM 等熵線；NN 等焓線 F點(diǎn)：過熱蒸汽； 4344A

23、A 飽和汽線；BB 等干度線；CC 等壓線；DD 等溫線；MM 等熵線；NN 等焓線 F點(diǎn)：過熱蒸汽； 45在壓力溫度座標(biāo)上標(biāo)出的飽和壓力和飽和溫度的關(guān)系曲線就是飽和曲線。由于沸騰溫度隨著壓力的增加而升高，因此沸騰水的比容也隨壓力的增加而增大，沸騰所產(chǎn)生的水蒸汽的體積將減小，水及其蒸汽的比容將彼此接近。這個(gè)飽和曲線的停止點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)，此時(shí)飽和水和飽和蒸汽不分，處于同一狀態(tài)，該點(diǎn)的參數(shù)稱為臨界參數(shù)。當(dāng)溫度超過臨界溫度時(shí)，不論壓力多大，再也不能使蒸汽液化。水的臨界溫度為374，水的臨界壓力為22MPa。飽和曲線將物態(tài)分為兩個(gè)區(qū)，左側(cè)為液態(tài)區(qū)，右側(cè)為氣態(tài)區(qū)，如上圖所示。飽和曲線上的點(diǎn)處于兩相（液相與

24、氣相）熱力學(xué)平衡態(tài)。 水的物性參數(shù)46焓、熵的概念焓hupv；比焓是單位工質(zhì)1kg的焓值。焓增h u pv焓是一個(gè)狀態(tài)量，兩狀態(tài)點(diǎn)之間不管過程如何，其焓的變化是一樣的。熵也是一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，dsdq/T；dq為1kg工質(zhì)自外界吸收的熱量，T是傳熱時(shí)工質(zhì)的絕對(duì)溫度，ds即此微元過程中1kg工質(zhì)熵的變化。故絕熱過程熵是不變的，等溫吸熱過程熵是增加的，等溫放熱過程的熵是減少的。47卡諾、朗肯循環(huán)熱力學(xué)第二定律：熱不可能自發(fā)的、不付任何代價(jià)的、從低溫物體傳至高溫物體。卡諾循環(huán)朗肯循環(huán)卡諾循環(huán)效率：BC等溫吸熱過程；CD絕熱膨脹過程；DA等溫放熱過程；AB絕熱壓縮過程。 1 2：等壓預(yù)熱過程；2 2 ：等

25、溫蒸發(fā)過程；2 3 ：絕熱膨脹過程；3 4 ：等溫放熱過程；4 1 ：絕熱壓縮過程。48思考：卡諾循環(huán)與理想朗肯循環(huán)的主要區(qū)別是什么？為什么在當(dāng)今壓水堆核電站不采用水蒸氣的卡諾循環(huán)而用朗肯循環(huán)？卡諾循環(huán)等溫放熱過程的終點(diǎn)仍為汽水混合物，而朗肯循環(huán)等溫放熱過程的終點(diǎn)蒸汽全部凝結(jié)成水?？ㄖZ循環(huán)在熱源的吸熱過程是等溫的，而朗肯循環(huán)在熱源的吸熱過程是等壓的。 1、雖然水蒸氣的卡諾循環(huán)在理論上是可行的，但是考慮到熱力設(shè)備的工作條件，實(shí)際上并不現(xiàn)實(shí)。因?yàn)樵跐裾魵鈼l件下，對(duì)汽機(jī)和壓縮機(jī)的要求過高，其工作條件很苛刻，流動(dòng)情況不完善，熱力設(shè)備的效率低下。要將低壓的大容積濕蒸汽進(jìn)行壓縮，這樣的壓縮機(jī)耗資巨大且需消

26、耗很多的能量。2、在朗肯循環(huán)中，將低壓濕蒸汽冷凝成水，然后用泵抽送回到蒸汽發(fā)生器，使這一難題得以解決。49在停堆之后，燃料元件表面熱流密度下降的速度是否與燃料剩余釋熱的下降速度相同？不相同，釋熱率下降快，熱流密度下降慢。這是因?yàn)樵谕６押螅瓉頊囟群芨叩娜剂闲緣K降溫，要釋放出許多熱量來，元件表面?zhèn)鞒龅臒崃渴侨剂鲜Ｓ噌専岷托緣K降溫放出的熱量之和，如下圖所示。剩余釋熱50燃耗燃耗：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的金屬鈾所產(chǎn)生的總能量（單位為MWd/Tu) 例：反應(yīng)堆的UO2 裝料為70噸，以熱功率1985MW穩(wěn)定運(yùn)行320天停堆換料，假定運(yùn)行期間功率不均勻因子為1.80，且熱點(diǎn)位置保持不變。試以MWD/tu 為單位計(jì)算該循環(huán)的平均燃耗和最高燃耗。 堆芯內(nèi)U裝量 = (tu) (MWD/tu) (MWD/tu) 51DNB&DNBR臨界熱流密度比（燒毀比）例：如果堆芯某通道中熱流密度沿軸向的分布q（Z）為正弦函數(shù)，其最小DNBR發(fā)生在什么地方？由于冷卻劑的焓h沿流道不斷增加，所以qDNB不斷下降，在堆芯高度一半以上，靠近堆芯出口的某個(gè)位置處q(Z)最接近qDNB(Z)，DNBR達(dá)到最小值。52DNB&DNBR影響DNB時(shí)的臨界熱流密度大小的因