反应堆热工分析课程设计计算数据.xls

在在小小范范围围内内将将Cp tCp t差差值值近近似似得得出出CpCp如如下下 出口温度 300300 1300 2300 3300 4300 5 比热容KJ Kg5 458338822 5 4644305 5 4705221 5 4766138 5 482705 5 4887971 某压水堆的冷却剂和慢化剂都是水 用UO2做燃料 用Zr 4做燃料包壳材料 燃料 组件无盒壁 燃料元件为棒状 采用正方形排列 参数如下 表一 序号反应堆主要参数No 3 1系统压力P15 5MPa 2堆芯输出热功率Nt3016MW表二 3冷却剂总流量W68500t h 4反应堆进口温度tfin292 4 自下而上控制休号 5堆芯高度L3 66mPhi 1 6燃料组件数m157 7燃料组件形式n0 n017 17 8每个组件燃料棒数n264 9燃料包壳外径dcs9 5mm 10燃料包壳内径dci8 36mm 11燃料包壳厚度 c0 57mm 12燃料芯块直径du8 19mm 13燃料棒间距 栅距 s12 6mm 14两个组件间的水隙 0 8mm 15UO2芯块的密度 UO295 理论密度 16旁流系数 5 17燃料元件发热占总发热的 份额Fa 97 40 18径向核热管因子FRN1 35 19轴向核热管因子FZN1 5 20 热流量核热管因子 FqN FRN FZN 2 025 21热流量工程热点因子FqE1 03 22焓升工程热管因子F HE1 142 23 交混因子F HmE 0 95 24 焓升核热管因子 F HN FRN 1 35 25 堆芯进口局部阻力系数 Kin 0 75 26 堆芯出口局部阻力系数 Kout 1 27堆芯定位格架局部阻力系 数Kge 1 05 一一 堆堆芯芯出出口口温温度度 假设出口温度 320 平均温度306 2 比热容KJ Kg REF 出口温度 REF 二二 燃燃料料棒棒热热流流密密度度 线线功功率率三三 平平均均管管情情况况 堆芯燃料棒总传热面积Fa m2 4527 492878堆芯内总流通面积Af m2 4 0256204 燃料棒表面平均热流q W m2 648832 3845平均管的流速V m s 6 2974765 燃料棒最大热流密度q max1353302 146流体平均密度 Kg m3 713 03739 燃料棒平均线功率q l19364 47064 燃料棒最大限功率qlmax40389 44464 四四 单单元元通通道道 热管四根燃料元件组成的单元通 道面积Ab m2 8 78779E 05 热管四根燃料元件组成的单元通 道流量Wh t h 五五 热热管管中中的的计计算算 第第一一控控制制体体 1 热管中第一控制体的流体 温度 假设第一单元通道出口温度为 310 一次迭代 1 热管的平均比热容KJ Kg 5 531438743 1 热管的平均比热容KJ Kg5 1112529 2 热管中的流体温度tf z 296 2045532 2 热管中的流体温度tf z 296 51732 2 单元通道当量直径 m 0 011777861 通道流体的普朗特数Pr0 916390732 通道流体动力粘度 kg m s 8 27781E 05 f z 1 9 7649903 通道流体导热系数k z W m 0 5333784 f z 1 249 946609 通道流体的雷诺系数Re638895 4318 通道流体的表面换热系数h z W m2 44347 88697 第一个控制体出口处包壳外壁温 tcs z 306 2746487 3 假设内壁温为400 一次迭代 平均壁温tc z 353 1373244平均壁温tc z 313 80832 Zr 4导热系数k z W m2 17 4520301Zr 4导热系数k z W m2 17 064797 第一个控制体的内壁温tci z 321 3419908第一个控制体的内壁温tci z 318 27211 4 第一控制体出口处UO2表面温度 tu z 404 4657292 5 第一控制体出口处UO2芯块中 心温度t0 z 652 6220489 第第二二控控制制体体 1 热管中第二控制体的流体温度 假设第二单元通道出口温度为 320 一次迭代 1 热管的平均比热容KJ Kg5 96119496 1 热管的平均比热容KJ Kg5 4652516 2 热管中的流体温度tf z 303 7173017 2 热管中的流体温度tf z 304 37136 2 单元通道当量直径 m 0 011777861 f z 1 20 45569 通道流体的普朗特数Pr0 860259577 f z 242 43867 通道流体动力粘度 kg m s 0 000088339 通道流体导热系数k z W m 0 5616268 通道流体的雷诺系数Re598677 5975 通道流体的表面换热系数h z W m2 43223 05324 第二个控制体出口处包壳外壁温 tcs z 324 7984959 3 假设内壁温为400 一次迭代 平均壁温tc z 362 3992479平均壁温tc z 340 09979 Zr 4导热系数k z W m2 17 543223Zr 4导热系数k z W m2 17 323662 第二个控制体的内壁温tci z 355 4010769第二个控制体的内壁温tci z 355 78893 4 第一控制体出口处UO2表面温度 tu z 531 764006 5 第一控制体出口处UO2芯块中 心温度t0 z 1192 928084 第第三三控控制制体体 1 热管中第三控制体的流体温度 假设第三单元通道出口温度为 320 一次迭代 1 热管的平均比热容KJ Kg 6 199779304 1 热管的平均比热容KJ Kg6 0696692 2 热管中的流体温度tf z 315 7282548 2 热管中的流体温度tf z 315 97231 2 单元通道当量直径 m 0 011777861 f z 1 32 64484 通道流体的普朗特数Pr0 924387688 f z 231 08633 通道流体动力粘度 kg m s 8 21755E 05 通道流体导热系数k z W m 0 5301876 通道流体的雷诺系数Re643580 428 通道流体的表面换热系数h z W m2 44495 37754 第三个控制体出口处包壳外壁温 tcs z 347 0444219 3 假设内壁温为400 一次迭代 平均壁温tc z 373 5222109平均壁温tc z 372 0263 Zr 4导热系数k z W m2 17 65273969Zr 4导热系数k z W m2 17 638011 第三个控制体的内壁温tci z 397 008183第三个控制体的内壁温tci z 397 04991 4 第三控制体出口处UO2表面温度 tu z 686 1568371 5 第三控制体出口处UO2芯块中 心温度t0 z 2051 399855 第第四四控控制制体体 1 热管中第四控制体的流体温度 假设第四单元通道出口温度为 340 一次迭代 1 热管的平均比热容KJ Kg 7 162727121 1 热管的平均比热容KJ Kg6 7175615 2 热管中的流体温度tf z 325 3844236 2 热管中的流体温度tf z 326 0091 2 单元通道当量直径 m 0 011777861 f z 1 30 36766 通道流体的普朗特数Pr0 994444969 f z 221 03882 通道流体动力粘度 kg m s 0 000077948 通道流体导热系数k z W m 0 5075597 通道流体的雷诺系数Re678484 7487 通道流体的表面换热系数h z W m2 45752 29799 第四个控制体出口处包壳外壁温 tcs z 347 0195245 3 假设内壁温为500 一次迭代 平均壁温tc z 423 5097622平均壁温tc z 370 26707 Zr 4导热系数k z W m2 18 14491712Zr 4导热系数k z W m2 17 62069 第四个控制体的内壁温tci z 393 5146148第四个控制体的内壁温tci z 394 89788 4 第四控制体出口处UO2表面温度 tu z 671 4170014 5 第四控制体出口处UO2芯块中 心温度t0 z 1956 783425 第第五五控控制制体体 1 热管中第五控制体的流体温度 假设第五单元通道出口温度为 340 一次迭代 1 热管的平均比热容KJ Kg 7 467999096 1 热管的平均比热容KJ Kg7 2215976 2 热管中的流体温度tf z 331 9102033 2 热管中的流体温度tf z 332 11252 2 单元通道当量直径 m 0 011777861 f z 1 19 43856 通道流体的普朗特数Pr1 057897167 f z 2 14 68924 通道流体动力粘度 kg m s 7 51652E 05 通道流体导热系数k z W m 0 4927871 通道流体的雷诺系数Re703603 9979 通道流体的表面换热系数h z W m2 46877 1022 第五个控制体出口处包壳外壁温 tcs z 346 7965317 3 假设内壁温为500 一次迭代 平均壁温tc z 423 3982658平均壁温tc z 362 04422 Zr 4导热系数k z W m2 18 14381933Zr 4导热系数k z W m2 17 539727 第五个控制体的内壁温tci z 377 29191第五个控制体的内壁温tci z 378 34221 4 第五控制体出口处UO2表面温度 tu z 559 6984986 5 第五控制体出口处UO2芯块中 心温度t0 z 1263 452292 第第六六控控制制体体 1 热管中第六控制体的流体温度 假设第五单元通道出口温度为 340 一次迭代 1 热管的平均比热容KJ Kg 7 654604349 1 热管的平均比热容KJ Kg7 4804987 2 热管中的流体温度tf z 334 2838039 2 热管中的流体温度tf z 334 33446 2 单元通道当量直径 m 0 011777861 f z 1 7 233021 通道流体的普朗特数Pr1 087398452 f z 212 02782 通道流体动力粘度 kg m s 7 40963E 05 通道流体导热系数k z W m 0 4872049 通道出口流体的雷诺系数Re713754 0595 通道流体的表面换热系数h z W m2 47398 807 第六个控制体出口处包壳外壁温 tcs z 341 5670226 3 假设内壁温为400 一次迭代 平均壁温tc z 370 7835113平均壁温tc z 347 47239 Zr 4导热系数k z W m2 17 62577445Zr 4导热系数k z W m2 17 396253 第五个控制体的内壁温tci z 353 3777529第五个控制体的内壁温tci z 353 53358 4 第六控制体出口处UO2表面温度 tu z 421 7696088 5 第六控制体出口处UO2芯块中 心温度t0 z 615 6024561 根根据据以以上上数数据据有有如如下下表表 热管的平均比热容KJ Kg热管控制体出口温度tf out z 单元通道当量直径 m 控制体一5 120779159296 509660 0117779 控制体二5 485173084304 342810 0117779 控制体三6 077102849315 958090 0117779 控制体四6 736587981325 980710 0117779 控制体五7 227759802332 107290 0117779 控制体六7 482041671334 3340 0117779 通道流体导热系数k z W m 制体出口处UO2表面温度tu z 控制体一0 5333784397 08451 控制体二0 5616268518 85629 控制体三0 5301876662 76052 控制体四0 5075597648 96431 控制体五0 4927871544 42588 控制体六0 4872049416 76458 出口处UO2芯块中心温度t0 z 控制体出口比焓h out J Kg 控制体一652 62204891318 7195 控制体二1192 9280841361 5718 控制体三2051 3998551428 4187 控制体四1956 7834251490 5714 控制体五1263 4522921531 5726 控制体六615 60245611547 2489 六六 热热管管中中的的q DNB h q DNB h 压力P pa 饱和水比焓hfs当量直径De入口比焓值h in J Kg 控制体一1 55E 07 1629 85030 01177791296 805 控制体二1 55E 07 1629 85030 01177791318 7195 控制体三1 55E 07 1629 85030 01177791361 5718 控制体四1 55E 07 1629 85030 01177791428 4187 控制体五1 55E 07 1629 85030 01177791490 5714 控制体六1 55E 07 1629 85030 01177791531 5726 七七 DNBRDNBR的的计计算算 实际热流密度q z 临界热流密度比DNBR 控制体一433056 686714 997608 控制体二884157 40216 5897405 控制体三1452544 3033 3205092 控制体四1389390 2032 8170606 控制体五911223 4453 6567106 控制体六342836 54379 0383664 八 计计算算热热管管中中的的压压降降 平均壁温tw平均水温tf平均温度下动力粘度 f kg m s 控制体一299 3373244294 454839 07E 05 控制体二315 5365723300 426238 83E 05 控制体三335 9214589310 150458 45E 05 控制体四347 0319732320 96948 01E 05 控制体五347 0195245329 0447 66E 05 控制体六344 2932735333 220657 46E 05 出口温度下动力粘度 f kg m s 出口温度下动力粘度 w kg m s 控制体一8 99E 058 61E 05 控制体二8 68E 057 85E 05 控制体三8 22E 056 83E 05 控制体四7 79E 056 83E 05 控制体五7 52E 056 83E 05 控制体六7 40963E 057 03E 05 控制体入口比体积m3 Kg控制体入口密度 Kg m3 控制体出口比体积m3 Kg 控制体一0 00134837741 636450 0013632 控制体二0 001363156733 591820 001394 控制体三0 00139401717 354880 0014482 控制体四0 001448165690 528920 0015068 控制体五0 001506779663 667350 001551 控制体六0 001550977644 755050 0015693 各各项项压压降降 单向流体摩擦压降 Pf Pa 48262 185 单向流体提升压降 Pel Pa 24744 951 出口压降 Pout Pa 15820 675 进口压降压降 Pin Pa 10195 251 定位格架 Pgr Pa 15442 53 总总压压降降 P Pa P Pa 114465 59 轴向位置Z临界热流密度比DNBR临界热流密度q DNB h MW m2 0 61 14 9976086 4948143 1 22 6 58974055 8263679 1 83 3 32050924 8231867 2 44 2 81706063 9139964 3 05 3 65671063 3320804 3 66 9 03836643 0986823 123456 0 1 2 3 4 5 6 7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 轴向距离Z 热流密度q 10 6 W m2 DNBR 临界热流密度 热管热流密度 q h 平均热流密度 平均管热流密 度 DNBR 轴向位置Z热管控制体出口温度tf out z 控制体出口处包壳外壁温tcs z 0 61 296 50966306 2746 1 22 304 34281324 7985 1 83 315 95809347 0444 2 44 325 98071347 0195 3 05 332 10729347 0195 3 66334 334341 567 0 611 221 832 443 053 66 0 500 1000 1500 2000 2500 外壁温 tcs 出口流 体温度 tf 内壁温 tci UO2表 面温度 tu UO2芯 块中心 温度t0 123456 0 1 2 3 4 5 6 7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 轴向距离Z 热流密度q 10 6 W m2 DNBR 临界热流密度 热管热流密度 q h 平均热流密度 平均管热流密 度 DNBR 0 611 221 832 443 053 66 0 500 1000 1500 2000 2500 外壁温 tcs 出口流 体温度 tf 内壁温 tci UO2表 面温度 tu UO2芯 块中心 温度t0 300 6300 7300 8300 9301301 1301 2301 3301 4301 5 5 4948888 5 5009804 5 507072 5 51316385 5192554 5 5253471 5 5314395 53753 5 543622 5 549714 堆芯归一化功率分布 123456 0 480 981 611 541 010 38 自下而上控制休号 Phi 1 1 4205643 二次迭代 1 热管的平均比热容KJ Kg5 1207792 2 热管中的流体温度tf z 296 50966 二次迭代 平均壁温tc z 310 04148 Zr 4导热系数k z W m2 17 027708 第一个控制体的内壁温tci z 318 29825 二次迭代 1 热管的平均比热容KJ Kg5 4851731 2 热管中的流体温度tf z 304 34281 二次迭代 平均壁温tc z 340 29372 Zr 4导热系数k z W m2 17 325572 第二个控制体的内壁温tci z 355 78552 二次迭代 1 热管的平均比热容KJ Kg6 0771028 2 热管中的流体温度tf z 315 95809 三次迭代 平均壁温tc z 372 04716 Zr 4导热系数k z W m2 17 638216 第三个控制体的内壁温tci z 397 04932 三次迭代 1 热管的平均比热容KJ Kg6 736588 2 热管中的流体温度tf z 325 98071 二次迭代 平均壁温tc z 370 9587 Zr 4导热系数k z W m2 17 627499 第四个控制体的内壁温tci z 394 87938 三次迭代 1 热管的平均比热容KJ Kg7 2277598 2 热管中的流体温度tf z 332 10729 二次迭代 平均壁温tc z 362 56937 Zr 4导热系数k z W m2 17 544898 第五个控制体的内壁温tci z 378 33292 二次迭代 1 热管的平均比热容KJ Kg7 4820417 2 热管中的流体温度tf z 334 334 二次迭代 平均壁温tc z 347 5503 Zr 4导热系数k z W m2 17 39702 第六个控制体的内壁温tci z 353 53305 控制体出口流体的普朗特数Pr控制体出口流体动力粘度 f kg m s 控制体流体的雷诺系数Re 0 91639078 278E 05638895 4 0 86025968 834E 05598677 6 0 92438778 218E 05598677 6 0 9944457 795E 05678484 7 1 05789727 517E 05703604 1 08739850 0000741713754 1 出口表面换热系数h z W m2 控制体出口处包壳外壁温tcs z 控制体的内壁温tci z 单元通道当量直径 m 44347 887306 27465318 2982 43223 053324 7985355 7855 44495 378347 04442394 8585 45752 298347 01952392 7102 46877 102347 01952376 3631 47398 807341 56702353 5331 饱和水比焓hs J Kg 饱和汽焓值hg J Kg 汽化潜热hfg J Kg 平衡含气量xe 1629 85032596 217966 36642 0 32196 1629 85032596 217966 36642 0 27762 1629 85032596 217966 36642 0 20844 1629 85032596 217966 36642 0 14413 1629 85032596 217966 36642 0 1017 1629 85032596 217966 36642 0 08548 质量流密度G Kg h m2 临界热流密度q DNB h 161652106494814 3 161652105826367 9 161652104823186 7 161652103913996 4 161652103332080 4 161652103098682 3 平均温度下动力粘度 w平均温度下的密度 Kg m3 平均温度下的比体积v m3 Kg 8 88E 05737 651520 001356 8 23E 05725 632240 001378 7 39E 05704 413060 00142 6 83E 05677 62610 001476 6 83E 05654 50180 001528 6 93E 05641 046830 00156 出口温度下平均比体积m3 Kg控制体流体的雷诺系数Re摩擦阻力系数f 0 001363638895 430 010903 0 001394598677 60 010705 0 001448598677 60 010182 入口比焓值h in J Kg 平均温度下动力粘度 f kg m s 出口温度下动力粘度 w kg m s 0 001507678484 750 010186 0 0015517036040 010317 0 001569713754 060 010546 控制体出口密度 Kg m3 提升压降 Pel Pa 733 59184409 4573 717 35494336 8797 690 52894208 1647 663 66734047 6926 644 7553910 8745 637 23963831 8819 热管热流密度q h MW m2 平均热流密度q MW m2 平均管热流密度 MW m2 0 43305670 64883240 3114395 0 88415740 64883240 6358557 1 45254430 64883241 0446201 1 38939020 64883240 9992019 0 91122340 64883240 6553207 0 34283650 64883240 2465563 控制体出口比体积m3 Kg 123456 0 1 2 3 4 5 6 7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 轴向距离Z 热流密度q 10 6 W m2 DNBR 临界热流密度 热管热流密度 q h 平均热流密度 平均管热流密 度 DNBR 控制体的内壁温tci z 制体出口处UO2表面温度tu z 出口处UO2芯块中心温度t0 z 318 29825397 08451652 622 355 78552518 856291192 928 394 85854662 760522051 4 392 71025648 964311956 783 376 36315544 425881263 452 353 53305416 76458615 6025 123456 0 1 2 3 4 5 6 7 0 2 4 6 8 10 12 14 16 轴向距离Z 热流密度q 10 6 W m2 DNBR 临界热流密度 热管热流密度 q h 平均热流密度 平均管热流密 度 DNBR 控制体出口处包壳外壁温tcs z 0 611 221 832 443 053 66 0 500 1000 1500 2000 2500 外壁温 tcs 出口流 体温度 tf 内壁温 tci UO2表 面温度 tu UO2芯 块中心 温度t0 0 611 221 832 443 053 66 0 500 1000 1500 2000 2500 外壁温 tcs 出口流 体温度 tf 内壁温 tci UO2表 面温度 tu UO2芯 块中心 温度t0 301 6301 7301 8301 9302302 1302 2302 3302 4302 5 5 555805 5 561897 5 5679895 57408 5 580172 5 586264 5 592355 5 598447 5 6045387 5 6106303 控制体流体的雷诺系数Re 摩擦压降 Pf Pa 7760 385 7792 144 7699 252 平均温度下的比体积v m3 Kg 8014 087 8354 82 8641 496 出口处UO2芯块中心温度t0 z 302 6302 7302 8302 9303303 1303 2303 3303 4303 5 5 616722 5 622814 5 628905 5 634997 5 6410895 64718 5 653272 5 659364 5 665455 5 671547 303 6303 7303 8303 9304304 1304 2304 3304 4304 5 5 6776395 68373 5 689822 5 695914 5 702005 5 708097 5 7141895 72028 5 726372 5 732464 304 6304 7304 8304 9305305 1305 2305 3305 4305 5 5 738555 5 744647 5 7507395 75683 5 762922 5 769013 5 775105 5 781197 5 7872885 79338 305 6305 7305 8305 9306306 1306 2306 3306 4306 5 5 799472 5 805563 5 811655 5 817747 5 8238385 82993 5 836022 5 842113 5 848205 5 854297 306 6306 7306 8306 9307307 1307 2307 3307 4307 5 5 8603885 86648 5 872572 5 878663 5 884755 5 890847 5 8969385 90303 5 909122 5 915213 307 6307 7307 8307 9308308 1308 2308 3308 4308 5 5 921305 5 927397 5 9334885 93958 5 945672 5 951763 5 957855 5 963947 5 9700385 97613 308 6308 7308 8308 9309309 1309 2309 3309 4309 5 5 982222 5 988313 5 994405 6 000497 6 0065886 01268 6 018772 6 024863 6 030955 6 037047 309 6309 7309 8309 9310310 1310 2310 3310 4310 5 6 0431386 04923 6 055322 6 061413 6 067505 6 073596 6 0796886 08578 6 091871 6 097963 310 6310 7310 8310 9311311 1311 2311 3311 4311 5 6 104055 6 110146 6 1162386 12233 6 128421 6 134513 6 140605 6 146696 6 1527886 15888 311 6311 7311 8311 9312312 1312 2312 3312 4312 5 6 164971 6 171063 6 177155 6 183246 6 1893386 19543 6 201521 6 207613 6 213705 6 219796 312 6312 7312 8312 9313313 1313 2313 3313 4313 5 6 2258886 23198 6 238071 6 244163 6 250255 6 256346 6 2624386 26853 6 274621 6 280713 313 6313 7313 8313 9314314 1314 2314 3314 4314 5 6 286805 6 292896 6 2989886 30508 6 311171 6 317263 6 323355 6 329446 6 3355386 34163 314 6314 7314 8314 9315315 1315 2315 3315 4315 5 6 347721 6 353813 6 359905 6 365996 6 3720886 378