反應堆熱工第三章-1

反應堆熱工水力學王建軍wang-jianjun@0451825696552023/2/11核科學與技術學院反應堆內(nèi)熱量的輸出過程一、堆內(nèi)導熱過程有內(nèi)熱源圓柱型元件有內(nèi)熱源板狀元件無內(nèi)熱源圓筒壁無內(nèi)熱源板狀元件二、堆內(nèi)對流換熱強制對流2023/2/12核科學與技術學院二、堆內(nèi)對流換熱自然對流換熱沸騰換熱三、堆內(nèi)輸熱過程2023/2/13核科學與技術學院一、堆內(nèi)導熱過程（1）1）導熱微分方程的導出（略）2023/2/14核科學與技術學院一、堆內(nèi)導熱過程（2）2）具有內(nèi)熱源導熱問題（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核科學與技術學院一、堆內(nèi)導熱過程（3）燃料芯塊能量守恒關系燃料元件又如何表示？2023/2/16核科學與技術學院一、堆內(nèi)導熱過程（4）均勻內(nèi)熱源平板形燃料元件積分兩次，邊界條件對平板形元件2023/2/17核科學與技術學院一、堆內(nèi)導熱過程（5）3）無內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導熱問題對平板形包殼對圓筒壁包殼2023/2/18核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（1）牛頓加熱或冷卻公式沿燃料元件徑向方向對圓柱形燃料元件溫差=？對流換熱系數(shù)？2023/2/19核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（2）1、強迫對流換熱影響因素：工質(zhì)性質(zhì)、流動性質(zhì)以及管道結構計算管內(nèi)對流放熱系數(shù)的主要方法Dittus-Boelter方法Sieder-Tate方法2023/2/110核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（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、無須考慮入口效應Sieder-Tate公式1、Re要求：1042、物性限制：Pr=0.73、定性溫度4、無須考慮入口效應2023/2/111核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（4）棒束流道內(nèi)對流換熱（水縱向流過平行棒束）威斯曼方法其中常數(shù)C與柵格結構有關正方形柵格：1.1<P/d<1.3三角形柵格：1.1<P/d<1.52023/2/112核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（5）棒束流道內(nèi)對流換熱（水縱向流過平行棒束）無限柵格方法2023/2/113核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（6）2、自然對流換熱

自然對流：由于流體內(nèi)部密度梯度引起流體的流動

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動壓頭驅動所實現(xiàn)的流動

通常情況下，引起自然對流或形成自然對流的原因在于流體溫度沿空間上不均勻2023/2/114核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（7）影響對流換熱的特性的因素：2023/2/115核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（7）自然對流放熱系數(shù)計算方法基于實驗的經(jīng)驗半經(jīng)驗關系式豎壁定熱流-霍爾曼方法2023/2/116核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（8）豎壁定熱流-米海耶夫方法2023/2/117核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（9）橫管自然對流平均放熱系數(shù)橫管自然對流-米海耶夫方法2023/2/118核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（9）3、沸騰放熱現(xiàn)代壓水反應堆設計考慮平均通道熱通道在現(xiàn)代壓水反應堆設計中允許堆內(nèi)出現(xiàn)沸騰工況（飽和、欠熱）沸騰工況的出現(xiàn)對反應堆的影響2023/2/119核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（10）沸騰型式流動沸騰大容積沸騰沸騰狀態(tài)飽和沸騰過冷沸騰高、低欠熱沸騰2023/2/120核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（11）沸騰曲線特征點：ONBFDBD（CHF）2023/2/121核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（12）2023/2/122核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（13）AB段不沸騰區(qū)（單相區(qū)）BC段核態(tài)沸騰區(qū)D點DNB點或第一類CHF點DE段過渡沸騰區(qū)EF段膜態(tài)沸騰區(qū)2023/2/123核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（14）2、流動沸騰2023/2/124核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（15）泡核沸騰傳熱計算詹斯-羅特斯（Jens-Lottes）關系式湯姆（Thom）關系卡特萊納-鮑尼拉（Castellana-Bonilla）關系式2023/2/125核科學與技術學院我國和前蘇聯(lián)水力計算方法2023/2/126核科學與技術學院Chen方法其中分別采用D-B，F(xiàn)oster-Zuber方法計算兩項換熱系數(shù)2023/2/127核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（18）沸騰通道中的ONB點（成核條件）力學條件熱力學條件2023/2/128核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（19）流動沸騰發(fā)展液體溫度壁面溫度流動型式空泡份額2023/2/129核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（20）沸騰過程中特征點的確定方法ONB點FDB點（或NVG點）對應于高欠熱沸騰對應于低欠熱沸騰2023/2/130核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（21）ONB點確定辦法泡化方程-（Bergles&RohsenowCorrelation）傳熱方程詹斯-羅特斯（Jens-Lottes）關系式2023/2/131核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（22）ONB點確定辦法輸熱方程-圓形管道或者，2023/2/132核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（23）FDB點或者NVG點確定Saha-Zuber方法2023/2/133核科學與技術學院二、堆內(nèi)的對流換熱過程（24）

沸騰臨界是指由于沸騰機理發(fā)生變化引起放熱系數(shù)的陡降，導致受熱面的溫度急劇升高的現(xiàn)象

剛剛達到沸騰臨界時的熱流密度稱為臨界熱流密度或臨界熱負荷DNB或DRYOUT型2023/2/134核科學與技術學院影響臨界熱負荷的因素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）通道入口段長度2023/2/135核科學與技術學院2023/2/136核科學與技術學院2023/2/137核科學與技術學院2