反应堆热工水力学课件

1、7 反应堆稳态热工设计,7.1 热工设计准则 7.2 热管因子 7.3 单通道设计方法 7.4 自然循环计算,09:05:01,单通道,2,单通道,选取的一个具有代表性的通道 它与相邻通道之间没有动量、质量和能量的交换 被看成是孤立的、封闭的 分析方法 首先对冷却剂的一维质量、动量和能量方程进行求解，得到冷却剂流速、温度和压降 再对燃料棒表面和冷却剂之间传热计算，得到包壳外表面温度 然后对燃料元件进行传热计算，得到燃料元件中心最高温度,09:05:01,单通道方法,3,一维流动方程,质量 动量 能量,09:05:01,单通道方法,4,动量方程求解边界条件,三种边界条件： 出口和入口的压力边界条

2、件 入口流量和出口压力边界条件 入口压力和出口流量边界条件 是否可能有多个流量能够满足守恒方程组 ,09:05:01,单通道方法,5,加热通道内稳定单相流情况,动量方程,加速压降,09:05:01,稳定单相流,6,加热通道内稳定单相流情况,动量方程,摩擦压降,09:05:01,稳定单相流,7,加热通道内稳定单相流情况,动量方程,提升压降,09:05:01,稳定单相流,8,加热通道内稳定单相流情况,动量方程,09:05:01,稳定单相流,9,例7-1 PWR堆芯压降计算,假设 可忽略定位格架与出入口压力损失 假设流体均匀地通过堆芯并且没有沸腾 参数 热功率为3411MW，压力15.5 MPa 入

3、口温度286，出口温度324 轴向平均线功率17.8kW/m 燃料棒数50952根 堆芯总流量17.4Mg/s 燃料包壳外直径9.5mm，包壳厚度0.57mm，气隙0.08mm，栅距12.6mm，棒长4.0m，活性区高度3.66m 计算 试求从入口到出口压降,09:05:01,稳定单相流,10,例7-1 PWR堆芯压降计算,定性温度,09:05:01,稳定单相流,11,例7-1 PWR堆芯压降计算,定性温度 水物性,09:05:01,稳定单相流,12,例7-1 PWR堆芯压降计算,定性温度 水物性 质量流密度,09:05:01,稳定单相流,13,例7-1 PWR堆芯压降计算,定性温度 水物性

4、质量流密度 雷诺数,09:05:01,稳定单相流,14,例7-1 PWR堆芯压降计算,定性温度 水物性 质量流密度 雷诺数 摩擦系数,09:05:01,稳定单相流,15,例7-1 PWR堆芯压降计算,定性温度 水物性 质量流密度 雷诺数 摩擦系数 压降,09:05:01,能量方程求解,16,能量方程求解,09:05:01,能量方程求解,17,能量方程求解,假设： 1）释热率余弦分布 2）物性为常数 积分,09:05:01,能量方程求解,18,冷却剂温度,单相流： 物性是常数： 出口处,09:05:01,能量方程求解,19,包壳外表面温度,传热方程： 热流 代入Tm(z) ： 问题：如何求包壳外

5、表面最高温度,09:05:01,最高温度,20,包壳外表面的最高温度,极值条件,09:05:01,最高温度,21,燃料芯块中心温度,回顾第四章,09:05:01,最高温度,22,轴向温度分布,09:05:01,最高温度,23,燃料芯块中心温度,09:05:01,温度计算,24,例7-2 PWR堆芯温度计算,假设 忽略外推高度 对流传热系数和热导率保持常数： 燃料热导率 2.163 W/（m）,包壳热导率 13.85 W/（m） 对流传热系数 34.0 kW/（m2）,气隙等效传热系数hg = 5.7kW/（m2） 参数 热功率为3411MW，压力15.5 MPa 入口温度286，出口温度324

6、 轴向平均线功率17.8kW/m 燃料棒数50952根 堆芯总流量17.4Mg/s 燃料包壳外直径9.5mm，包壳厚度0.57mm，气隙0.08mm，栅距12.6mm，棒长4.0m，活性区高度3.66m 计算 试求包壳的最高温度和燃料中心最高温度,09:05:01,温度计算,25,例7-2 PWR堆芯温度计算,冷却剂温度,09:05:01,温度计算,26,例7-2 PWR堆芯温度计算,冷却剂温度 包壳最高温度,09:05:01,温度计算,27,例7-2 PWR堆芯温度计算,冷却剂温度 包壳最高温度 燃料中心最高温度,09:05:01,温度计算,28,例7-2 PWR堆芯温度计算,冷却剂温度 包壳最高温度 燃料中心最高温度,09:05:01,单通道,29,单通道分析方法小结,冷却剂流速 冷却剂温度 堆芯压降 包壳外表面温度 燃料元件中心最高温度,09:05:01,流动不稳定性,30,两相压降特性和流动不稳定性,09:05:01,流动不稳定性,31,微扰分析法,流量方程： 扰动方程： 引入微扰： 得到,09:05:01,流动不稳定性,32,稳