核電廠熱工水力學(xué)課件

堆芯傳熱堆芯傳熱1流動沸騰傳熱流動沸騰是指液體有宏觀運動的系統(tǒng)內(nèi)的沸騰，加熱面上汽泡生長受到液體流動方向上的附加作用，使壁面的泡化過程特性發(fā)生變化。液體運動可以是由外力強制作用引起的強迫流動，也可以是由流體密度差造成的自然對流。流動沸騰常伴隨著各種汽—液兩相運動，所以它比池內(nèi)沸騰復(fù)雜。1流動沸騰傳熱流動沸騰是指液體有宏觀運動的系統(tǒng)內(nèi)的沸騰，加熱1.1流動沸騰的傳熱工況和流型考察一根全長均勻加熱的垂直圓管，該管承受較低的熱流密度q，管底部以這樣的速度供給欠熱液體，使得液體在管全長上能蒸發(fā)完。1.1流動沸騰的傳熱工況和流型在高熱流密度下，垂直管內(nèi)的流動沸騰的傳熱工況和汽－液兩相流型在高熱流密度下，垂直管內(nèi)的流動沸騰的傳熱工況和汽－液兩相流型A單相液體區(qū)B過冷泡核沸騰C+D飽和泡核沸騰E+F通過液膜的強制對流傳熱G缺液區(qū)傳熱H單項蒸汽對流傳熱A單相液體區(qū)1.2強制對流沸騰的臨界熱流密度工況(CHF)強制對流沸騰可能出現(xiàn)兩種不同的臨界熱流密度工況（CHF），一種是偏離泡核沸騰（簡稱DNB），另一種是蒸干（Dryout）。它們在控制熱流密度的情況下都能使壁溫從接近飽和溫度突然躍升到大大地超過飽和溫度。發(fā)生DNB時，由于汽膜覆蓋壁面使傳熱系數(shù)突然降得很低，而熱流密度卻很高，致使壁面驟然達到極高的溫度，結(jié)果常使壁面被快速燒毀。這樣，發(fā)生DNB的熱流密度便與引起實際燒毀的熱流密度幾乎相等。對于蒸干，由于熱流密度較低和傳熱系數(shù)較高，則壁溫突然上升得并不很高，遠(yuǎn)達不到使壁面立刻燒毀的溫度。所以，蒸干時的熱流密度遠(yuǎn)低于實際燒毀的熱流密度。兩種CHF工況的特點是傳熱系數(shù)急劇降低，壁溫突然升高。1.2強制對流沸騰的臨界熱流密度工況(CHF)強制對流沸騰可1.3常用的泡核沸騰（包括欠熱和飽和泡核沸騰）傳熱關(guān)系式

1.3常用的泡核沸騰（包括欠熱和飽和泡核沸騰）傳熱關(guān)系式1.4泡核沸騰起始點（ONB）的確定，汽泡開始脫離壁面點（FDB）的確定，熱平衡態(tài)飽和沸騰起始點的確定

在熱流密度沿管均勻分布加熱情況下，A、B、C三區(qū)的傳熱工況、流體平均溫度和壁面溫度沿流動方向的變化。由于流體壓力沿管長稍減小，所以飽和溫度亦沿管長稍下降1.4泡核沸騰起始點（ONB）的確定，汽泡開始脫離壁面點1.4.1泡核沸騰起始點（ONB）的確定1.4.1泡核沸騰起始點（ONB）的確定核電廠熱工水力學(xué)ppt課件核電廠熱工水力學(xué)ppt課件1.4.2汽泡開始脫離壁面點（FDB）的確定

在該點之前，由于主流液體的溫度很低（即高欠熱度），當(dāng)汽泡頂端一進入欠熱液體便立即凝結(jié)。因此，汽泡只能在很薄的過熱邊界層內(nèi)黏附在壁面上。隨著主流液體溫度和壁面溫度的升高，汽化核心數(shù)目增多，汽泡長大并開始脫離壁面，泡核沸騰傳熱增強（占主導(dǎo)地位），所以，汽泡開始脫離壁面點也可以看作充分發(fā)展的欠熱泡核沸騰開始點（FDB）。由于汽泡脫離開壁面，使蒸汽含量表現(xiàn)出一種容積效應(yīng)，所以，該點也叫凈蒸汽產(chǎn)生開始點。在該點之后，可以認(rèn)為是汽—液兩相流動。1.4.2汽泡開始脫離壁面點（FDB）的確定在該點之前，由核電廠熱工水力學(xué)ppt課件核電廠熱工水力學(xué)ppt課件1.4.3熱平衡態(tài)飽和沸騰起始點的確定1.4.3熱平衡態(tài)飽和沸騰起始點的確定1.5兩相強制對流蒸發(fā)傳熱（E+F）關(guān)系式1.5兩相強制對流蒸發(fā)傳熱（E+F）關(guān)系式核電廠熱工水力學(xué)ppt課件核電廠熱工水力學(xué)ppt課件核電廠熱工水力學(xué)ppt課件核電廠熱工水力學(xué)ppt課件1.6流動沸騰臨界熱流密度（CHF）臨界熱流密度工況是指傳熱機理正好發(fā)生變化而使傳熱系數(shù)突然下降（即傳熱惡化）的狀態(tài)，臨界熱流密度（CHF）則指在該工況下的熱流密度的數(shù)值。有兩種CHF工況：偏離泡核沸騰（DNB型）在高熱流密度下，沸騰可以由欠熱泡核沸騰或低含汽率的飽和泡核沸騰直接進入膜態(tài)沸騰（欠熱或飽和膜態(tài)沸騰），這種由泡核沸騰直接向膜態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)變叫偏離泡核沸騰（DeparturefromNucleateBoiling）。它可以分欠熱的DNB和飽和的DNB。DNB機理的特點是在壁面上形成蒸汽膜覆蓋壁面，使液體不能接觸壁面，從而使傳熱惡化，造成壁溫急劇升高。一般說來，DNB發(fā)生時壁溫躍升是如此之高，以至于可能使壁面立刻燒毀。1.6流動沸騰臨界熱流密度（CHF）臨界熱流密度工況是指傳熱干涸或蒸干（Dryout）在低熱流密度和高含汽率的環(huán)狀流動區(qū)，附壁液膜會因蒸干或撕破等原因而消失，從而導(dǎo)致壁面干涸。干涸發(fā)生時，由于蒸汽流速較高，其傳熱能力并不太低，因而壁溫上升不很劇烈，一般不會使壁面立刻燒毀。干涸或蒸干（Dryout）1.6.1棒束通道的臨界熱流密度（CHF）關(guān)系式1.6.1棒束通道的臨界熱流密度（CHF）關(guān)系式A單通道CHF關(guān)系式推廣用于棒束A單通道CHF關(guān)系式推廣用于棒束核電廠熱工水力學(xué)ppt課件核電廠熱工水力學(xué)ppt課件B由棒束臨界熱流密度實驗數(shù)據(jù)整理的CHF關(guān)系式B由棒束臨界熱流密度實驗數(shù)據(jù)整理的CHF關(guān)系式1.6.2影響臨界熱流密度的主要