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熱量的輸出過程一、堆內導熱過程有內熱源圓柱型元件有內熱源板狀元件無內熱源圓筒壁無內熱源板狀元件二、堆內對流換熱強制對流2023/2/12核科學與技術學院二、堆內對流換熱自然對流換熱沸騰換熱三、堆內輸熱過程2023/2/13核科學與技術學院一、堆內導熱過程（1）1）導熱微分方程的導出（略）2023/2/14核科學與技術學院一、堆內導熱過程（2）2）具有內熱源導熱問題（圓柱型燃料棒）兩種求解方法，注意邊界條件燃料元件內溫度分布燃料芯塊內外表面溫差2023/2/15核科學與技術學院一、堆內導熱過程（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、堆內導熱過程（4）均勻內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、堆內導熱過程（5）3）無內熱源穩態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？2023/2/19核科學與技術學院二、堆內的對流換熱過程（2）1、強迫對流換熱影響因素：工質性質、流動性質以及管道結構計算管內對流放熱系數的主要方法Dittus-Boelter方法Sieder-Tate方法2023/2/110核科學與技術學院二、堆內的對流換熱過程（3）D-B公式適用條件1、流態限制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、堆內的對流換熱過程（4）棒束流道內對流換熱（水縱向流過平行棒束）威斯曼方法其中常數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、堆內的對流換熱過程（5）棒束流道內對流換熱（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、堆內的對流換熱過程（6）2、自然對流換熱

自然對流：由于流體內部密度梯度引起流體的流動

自然循環：閉合回路內由于流體密度沿空間分布形成的驅動壓頭驅動所實現的流動

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、堆內的對流換熱過程（7）自然對流放熱系數計算方法基于實驗的經驗半經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、堆內的對流換熱過程（9）橫管自然對流平均放熱系數橫管自然對流-米海耶夫方法2023/2/118核科學與技術學院二、堆內的對流換熱過程（9）3、沸騰放熱現代壓水反應堆設計考慮平均通道熱通道在現代壓水反應堆設計中允許堆內出現沸騰工況（飽和、欠熱）沸騰工況的出現對反應堆的影響2023/2/119核科學與技術學院二、堆內的對流換熱過程（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、堆內的對流換熱過程（12）2023/2/122核科學與技術學院二、堆內的對流換熱過程（13）AB段不沸騰區（單相區）BC段核態沸騰區D點DNB點或第一類CHF點DE段過渡沸騰區EF段膜態沸騰區2023/2/123核科學與技術學院二、堆內的對流換熱過程（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，Foster-Zuber方法計算兩項換熱系數2023/2/127核科學與技術學院二、堆內的對流換熱過程（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、堆內的對流換熱過程（19）流動沸騰發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、堆內的對流換熱過程（24）

沸騰臨界是指由于沸騰機理發生變化引起放熱系數的陡降，導致受熱面的溫度急劇升高的現象

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