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反應(yīng)堆熱工水力學(xué)王建軍wang-jianjun@0451825696552023/2/11核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院反應(yīng)堆內(nèi)熱量的輸出過(guò)程一、堆內(nèi)導(dǎo)熱過(guò)程有內(nèi)熱源圓柱型元件有內(nèi)熱源板狀元件無(wú)內(nèi)熱源圓筒壁無(wú)內(nèi)熱源板狀元件二、堆內(nèi)對(duì)流換熱強(qiáng)制對(duì)流2023/2/12核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)對(duì)流換熱自然對(duì)流換熱沸騰換熱三、堆內(nèi)輸熱過(guò)程2023/2/13核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、堆內(nèi)導(dǎo)熱過(guò)程(1)1)導(dǎo)熱微分方程的導(dǎo)出(略)2023/2/14核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、堆內(nèi)導(dǎo)熱過(guò)程(2)2)具有內(nèi)熱源導(dǎo)熱問(wèn)題(圓柱型燃料棒)兩種求解方法,注意邊界條件燃料元件內(nèi)溫度分布燃料芯塊內(nèi)外表面溫差2023/2/15核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、堆內(nèi)導(dǎo)熱過(guò)程(3)燃料芯塊能量守恒關(guān)系燃料元件又如何表示?2023/2/16核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、堆內(nèi)導(dǎo)熱過(guò)程(4)均勻內(nèi)熱源平板形燃料元件積分兩次,邊界條件對(duì)平板形元件2023/2/17核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、堆內(nèi)導(dǎo)熱過(guò)程(5)3)無(wú)內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題對(duì)平板形包殼對(duì)圓筒壁包殼2023/2/18核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(1)牛頓加熱或冷卻公式沿燃料元件徑向方向?qū)A柱形燃料元件溫差=?對(duì)流換熱系數(shù)?2023/2/19核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(2)1、強(qiáng)迫對(duì)流換熱影響因素:工質(zhì)性質(zhì)、流動(dòng)性質(zhì)以及管道結(jié)構(gòu)計(jì)算管內(nèi)對(duì)流放熱系數(shù)的主要方法Dittus-Boelter方法Sieder-Tate方法2023/2/110核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(3)D-B公式適用條件1、流態(tài)限制2、物性限制3、流體被加熱4、較低溫壓5、無(wú)須考慮入口效應(yīng)Sieder-Tate公式1、Re要求:1042、物性限制:Pr=0.73、定性溫度4、無(wú)須考慮入口效應(yīng)2023/2/111核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(4)棒束流道內(nèi)對(duì)流換熱(水縱向流過(guò)平行棒束)威斯曼方法其中常數(shù)C與柵格結(jié)構(gòu)有關(guān)正方形柵格:1.1<P/d<1.3三角形柵格:1.1<P/d<1.52023/2/112核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(5)棒束流道內(nèi)對(duì)流換熱(水縱向流過(guò)平行棒束)無(wú)限柵格方法2023/2/113核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(6)2、自然對(duì)流換熱
自然對(duì)流:由于流體內(nèi)部密度梯度引起流體的流動(dòng)
自然循環(huán):閉合回路內(nèi)由于流體密度沿空間分布形成的驅(qū)動(dòng)壓頭驅(qū)動(dòng)所實(shí)現(xiàn)的流動(dòng)
通常情況下,引起自然對(duì)流或形成自然對(duì)流的原因在于流體溫度沿空間上不均勻2023/2/114核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(7)影響對(duì)流換熱的特性的因素:2023/2/115核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(7)自然對(duì)流放熱系數(shù)計(jì)算方法基于實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式豎壁定熱流-霍爾曼方法2023/2/116核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(8)豎壁定熱流-米海耶夫方法2023/2/117核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(9)橫管自然對(duì)流平均放熱系數(shù)橫管自然對(duì)流-米海耶夫方法2023/2/118核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(9)3、沸騰放熱現(xiàn)代壓水反應(yīng)堆設(shè)計(jì)考慮平均通道熱通道在現(xiàn)代壓水反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中允許堆內(nèi)出現(xiàn)沸騰工況(飽和、欠熱)沸騰工況的出現(xiàn)對(duì)反應(yīng)堆的影響2023/2/119核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(10)沸騰型式流動(dòng)沸騰大容積沸騰沸騰狀態(tài)飽和沸騰過(guò)冷沸騰高、低欠熱沸騰2023/2/120核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(11)沸騰曲線特征點(diǎn):ONBFDBD(CHF)2023/2/121核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(12)2023/2/122核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(13)AB段不沸騰區(qū)(單相區(qū))BC段核態(tài)沸騰區(qū)D點(diǎn)DNB點(diǎn)或第一類CHF點(diǎn)DE段過(guò)渡沸騰區(qū)EF段膜態(tài)沸騰區(qū)2023/2/123核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(14)2、流動(dòng)沸騰2023/2/124核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(15)泡核沸騰傳熱計(jì)算詹斯-羅特斯(Jens-Lottes)關(guān)系式湯姆(Thom)關(guān)系卡特萊納-鮑尼拉(Castellana-Bonilla)關(guān)系式2023/2/125核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院我國(guó)和前蘇聯(lián)水力計(jì)算方法2023/2/126核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Chen方法其中分別采用D-B,F(xiàn)oster-Zuber方法計(jì)算兩項(xiàng)換熱系數(shù)2023/2/127核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(18)沸騰通道中的ONB點(diǎn)(成核條件)力學(xué)條件熱力學(xué)條件2023/2/128核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(19)流動(dòng)沸騰發(fā)展液體溫度壁面溫度流動(dòng)型式空泡份額2023/2/129核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(20)沸騰過(guò)程中特征點(diǎn)的確定方法ONB點(diǎn)FDB點(diǎn)(或NVG點(diǎn))對(duì)應(yīng)于高欠熱沸騰對(duì)應(yīng)于低欠熱沸騰2023/2/130核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(21)ONB點(diǎn)確定辦法泡化方程-(Bergles&RohsenowCorrelation)傳熱方程詹斯-羅特斯(Jens-Lottes)關(guān)系式2023/2/131核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(22)ONB點(diǎn)確定辦法輸熱方程-圓形管道或者,2023/2/132核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(23)FDB點(diǎn)或者NVG點(diǎn)確定Saha-Zuber方法2023/2/133核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過(guò)程(24)
沸騰臨界是指由于沸騰機(jī)理發(fā)生變化引起放熱系數(shù)的陡降,導(dǎo)致受熱面的溫度急劇升高的現(xiàn)象
剛剛達(dá)到沸騰臨界時(shí)的熱流密度稱為臨界熱流密度或臨界熱負(fù)荷DNB或DRYOUT型2023/2/134核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院影響臨界熱負(fù)荷的因素1)冷卻劑質(zhì)量流密度的影響2)含氣率x的影響3)冷卻劑壓力的影響4)入口欠熱度的影響5)通道入口段長(zhǎng)度2023/2/135核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2023/2/136核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2023/2/137核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2
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