反應(yīng)堆熱工第三章

1、反應(yīng)堆熱工第三章2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院1第1頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2反應(yīng)堆內(nèi)熱量的輸出過程一、堆內(nèi)導(dǎo)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(duì)流換熱強(qiáng)制對(duì)流第2頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院3二、堆內(nèi)對(duì)流換熱自然對(duì)流換熱沸騰換熱三、堆內(nèi)輸熱過程第3頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院4一、堆內(nèi)導(dǎo)熱過程（1）1）導(dǎo)熱微分方程的導(dǎo)出（略）第4頁，共41頁，2022年，5月20日

2、，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院5一、堆內(nèi)導(dǎo)熱過程（2）2）具有內(nèi)熱源導(dǎo)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)外表面溫差第5頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院6一、堆內(nèi)導(dǎo)熱過程（3）燃料芯塊能量守恒關(guān)系燃料元件又如何表示？第6頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院7一、堆內(nèi)導(dǎo)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(duì)平板形元件第7頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院8一

3、、堆內(nèi)導(dǎo)熱過程（5）3）無內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題對(duì)平板形包殼對(duì)圓筒壁包殼第8頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院9二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（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)？第9頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院10二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（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方法第10頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二202

4、2/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院11二、堆內(nèi)的對(duì)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(yīng)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(yīng)第11頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院12二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（4）棒束流道內(nèi)對(duì)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(jié)構(gòu)有關(guān)正方形柵格：1.1P/d1.3三角形柵格：1.1P/d1.5第12頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)

5、學(xué)院13二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（5）棒束流道內(nèi)對(duì)流換熱（水縱向流過平行棒束）無限柵格方法第13頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院14二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（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第14頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院15二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（7）影響對(duì)流換熱的特性的因素：第15頁，共41頁，202

6、2年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院16二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（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-霍爾曼方法第16頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院17二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（8）豎壁定熱流-米海耶夫方法第17頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院18二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（9）橫管自然對(duì)流平均放熱系數(shù)橫管自然對(duì)流-米海耶夫方法第18頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院19二、

7、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（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)堆的影響第19頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院20二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（10）沸騰型式流動(dòng)沸騰大容積沸騰沸騰狀態(tài)飽和沸騰過冷沸騰高、低欠熱沸騰第20頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院21二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（11）沸騰曲線特征點(diǎn)：ONBFDBD（CHF）第21頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)

8、與技術(shù)學(xué)院22二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（12）第22頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院23二、堆內(nèi)的對(duì)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(diǎn)DNB點(diǎn)或第一類CHF點(diǎn)DE段過渡沸騰區(qū)EF段膜態(tài)沸騰區(qū)第23頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院24二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（14）2、流動(dòng)沸騰第24頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院25二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（15）泡核沸騰傳熱計(jì)算詹斯-羅特斯（Jens-Lottes）關(guān)系式

9、湯姆（Thom）關(guān)系卡特萊納-鮑尼拉（Castellana-Bonilla）關(guān)系式第25頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院26我國和前蘇聯(lián)水力計(jì)算方法 第26頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院27Chen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)第27頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院28二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（18）沸騰通道中的ONB點(diǎn)（成核條件）力學(xué)條件熱力學(xué)條件第28頁，共41頁，2022年，5月20日

10、，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院29二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（19）流動(dòng)沸騰發(fā)展液體溫度壁面溫度流動(dòng)型式空泡份額第29頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院30二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（20）沸騰過程中特征點(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)于低欠熱沸騰第30頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院31二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（21）ONB點(diǎn)確定辦法泡化方程-（Bergles&Rohsenow Correlation）傳熱方程詹斯-羅特斯（Jens-Lott

11、es）關(guān)系式第31頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院32二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（22）ONB點(diǎn)確定辦法輸熱方程-圓形管道或者，第32頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院33二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（23）FDB點(diǎn)或者NVG點(diǎn)確定Saha-Zuber方法第33頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院34二、堆內(nèi)的對(duì)流換熱過程（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

12、為臨界熱流密度或臨界熱負(fù)荷DNB或DRYOUT型第34頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院35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）通道入口段長度第35頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院36第36頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院37第37頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院38第38頁，共41頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)56分，星期二2022/9/5核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院39第39頁，共41頁，2022年，5月