反應(yīng)堆熱工第三章

反應(yīng)堆熱工第三章2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院1第1頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27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)對流換熱強制對流第2頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院3二、堆內(nèi)對流換熱自然對流換熱沸騰換熱三、堆內(nèi)輸熱過程第3頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27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，2023年，2月20日，星期一2023/4/27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，2023年，2月20日，星期一2023/4/27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，2023年，2月20日，星期一2023/4/27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，邊界條件對平板形元件第7頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院8一、堆內(nèi)導(dǎo)熱過程（5）3）無內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題對平板形包殼對圓筒壁包殼第8頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院9二、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?qū)A柱形燃料元件溫差=？對流換熱系數(shù)？第9頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院10二、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(jié)構(gòu)計算管內(nèi)對流放熱系數(shù)的主要方法Dittus-Boelter方法Sieder-Tate方法第10頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院11二、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(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，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院12二、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(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<1.5第12頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院13二、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）無限柵格方法第13頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院14二、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(qū)動壓頭驅(qū)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第14頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院15二、堆內(nèi)的對流換熱過程（7）影響對流換熱的特性的因素：第15頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院16二、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(guān)系式豎壁定熱流-霍爾曼方法第16頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院17二、堆內(nèi)的對流換熱過程（8）豎壁定熱流-米海耶夫方法第17頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院18二、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-米海耶夫方法第18頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院19二、堆內(nèi)的對流換熱過程（9）3、沸騰放熱現(xiàn)代壓水反應(yīng)堆設(shè)計考慮平均通道熱通道在現(xiàn)代壓水反應(yīng)堆設(shè)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(yīng)堆的影響第19頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院20二、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、低欠熱沸騰第20頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院21二、堆內(nèi)的對流換熱過程（11）沸騰曲線特征點：ONBFDBD（CHF）第21頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院22二、堆內(nèi)的對流換熱過程（12）第22頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院23二、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)第23頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院24二、堆內(nèi)的對流換熱過程（14）2、流動沸騰第24頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院25二、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(guān)系式湯姆（Thom）關(guān)系卡特萊納-鮑尼拉（Castellana-Bonilla）關(guān)系式第25頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院26我國和前蘇聯(lián)水力計算方法第26頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27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方法計算兩項換熱系數(shù)第27頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院28二、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(xué)條件熱力學(xué)條件第28頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院29二、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第29頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院30二、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(yīng)于高欠熱沸騰對應(yīng)于低欠熱沸騰第30頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院31二、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(guān)系式第31頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院32二、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，第32頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院33二、堆內(nèi)的對流換熱過程（23）FDB點或者NVG點確定Saha-Zuber方法第33頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院34二、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(dǎo)致受熱面的溫度急劇升高的現(xiàn)象

剛剛達(dá)到沸騰臨界時的熱流密度稱為臨界熱流密度或臨界熱負(fù)荷DNB或DRYOUT型第34頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27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，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院36第36頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院37第37頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院38第38頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/27