清华大学反应堆热工水力学参考作业答案

反应堆热工水力学习题讲解131449习题讲解221查水物性骨架表计算水的以下物性参数（1）求167MPA时饱和水的动力粘度和比焓；（2）若324下汽水混合物中水蒸气的质量比是1，求汽水混合物的比体积；（3）求15MPA下比焓为1600KJ/KG时水的温度；（4）求15MPA下310时水的热导率。131449习题讲解3131449习题讲解4131449习题讲解5131449习题讲解622计算核电厂循环的热效率位置T/KP/KPAH/KJKG1状态给水泵入口689163饱和液给水泵出口7750171欠热液蒸发器二次侧出口77502771饱和气汽轮机出口6891940两相混合物蒸发器一次侧入口59915500欠热液蒸发器一次侧出口56515500欠热液131449习题讲解7131449习题讲解831求1600下97理论密度的UO2的热导率，并与316下金属铀的热导率做比较。131449习题讲解932假设堆芯内所含燃料是富集度3的UO2，慢化剂为重水D2O,慢化剂温度为260，并且假设中子是全部热能化的，在整个中子能谱范围内都适用1/V定律。试计算中子注量率为10131/（CM2S）处燃料元件内的体积释热率。131449习题讲解1033试推导半径为R，高度为L，包含N根垂直棒状燃料元件的圆柱形堆芯的总释热率QT的方程其中，AU是燃料芯块的横截面积。TU,MAXU10275VQNLAQF131449习题讲解11131449习题讲解1241有一压水堆圆柱形UO2燃料元件，已知表面热流密度为17MW/M2，芯块表面温度为400，芯块直径为100MM，UO2密度取理论密度的95，计算以下两种情况燃料芯块中心最高温度（1）热导率为常数，K3W/（M）（2）热导率为K13EXP（00005T）。131449习题讲解13热导率为常数131449习题讲解14K不是常数，要用积分热导法131449习题讲解1542有一板状燃料元件，芯块用铀铝合金制成（铀占22重量），厚度为1MM，铀的富集度为90，包壳用05MM厚的铝。元件两侧用40水冷却，对流传热系数H40000W/M2，假设气隙热阻可以忽略铝的热导率2215W/M铀铝合金的热导率1679W/M裂变截面5201024CM2试求元件在稳态下的径向温度分布131449习题讲解16131449习题讲解17131449习题讲解18131449习题讲解1943已知某压水堆燃料元件芯块半径为47MM，包壳内半径为489MM，包壳外半径为546MM，包壳外流体温度3075，冷却剂与包壳之间传热系数为284KW/（M2），燃料芯块热导率为3011W/（M），包壳热导率为1869W/（M），气隙气体的热导率为0277W/（M）。试计算燃料芯块的中心温度不超过1204的最大线释热率。131449习题讲解20131449习题讲解2144厚度或直径为D的三种不同几何形状（平板、圆柱、球）的燃料芯块的体积释热率都是QV，表面温度都是TC，试求各种芯块中心温度的表达式，并进行讨论比较。131449习题讲解22131449习题讲解23131449习题讲解24球131449习题讲解2545考察某压水堆（圆柱形堆芯）中的某根燃料元件，参数如下表。假设轴向发热分布为余弦分布，试求燃料元件轴向Z650MM高度处的燃料中心温度。参数数值单位燃料元件外直径100MM芯块直径88MM包壳厚度05MM最大线释热率42104W/M冷却剂进口温度245冷却剂与元件壁面间传热系数27104W/（M2）冷却剂流量1200KG/H堆芯高度2600MM包壳热导率20W/（M）气隙热导率023W/（M）芯块热导率21W/（M）131449习题讲解26131449习题讲解27131449习题讲解2846压力壳型水堆燃料元件UO2的外直径为1045MM，芯块直径为953MM，包壳热导率为1954W/（M），厚度为041MM，满功率时热点处包壳与芯块刚好接触，接触压力为零，热点处包壳表面温度为342，包壳外表面热流密度为1395106W/M2，试求满功率时热点处芯块的中心温度。131449习题讲解29求T0131449习题讲解3051如图题51所示，有一个喷嘴将水喷到导流叶片上。喷嘴出水的速度为15M/S，质量流量为250KG/S，导流叶片角度为60，试计算（1）导流叶片固定不动所受到的力，（2）导流叶片在X方向以速度5M/S运动的情况下受到的力。YX导流叶片喷嘴60OO131449习题讲解312MAX1RRMAX52假如某一管内层流流速分布为20M/S，R005M，流体的密度为300KG/M3，计算管内体积流量、断面平均速度，并判断流体动压头等于吗22M2000523012D212D785410RVMAXQRRRRRRR327854101M/S005VMQA2220202112D0667212DRMAXMRMAXMDPRRRRRRRRR131449习题讲解3253如图所示，某一传热试验装置，包括一根由长12M内径是13MM的垂直圆管试验段。水从试验段顶部流出，经过90弯头（R/D15）后进入15M长的套管式热交换器，假设热交换器安装在水平管道的中间部分，水在管内流动，冷却水在管外逆向流动。热交换器的内管以及把试验段、热交换器、泵连接起来的管道均为内径25MM的不锈钢管。试验装置高3M，总长18M，共有4个弯头。在试验段的进出口都假设有突然的面积变化，回路的运行压力是16MPA。试验段热交换器（1）、当260的水以5M/S的速度等温流过试验段时（即试验段不加热），求回路的摩擦压降。（2）、若试验段均匀加热，使试验段的出口温度变为300，计算回路的总压降是多少（假定这时热交换器换热管的壁温比管内水的平均温度低40）131449习题讲解33236512125222100012535,10537610,79777RE492110,1352RE255910KGMKGMMSVPAVDEVAVVADEV121631222112212100005512000000015RE00145,0015020675FFFFDFFLVLVPPPFFDEDEPA131449习题讲解34出口温度300流量WKGS797774131050529452A试验段出口至换热器入口3301161112115111113001600001416689361017059215284RE301810MKGKGMSMTCPBVPAWVVVDDVV试验段热交换器131449习题讲解3511111631521111112211000151000055120000001462530181015162623307059215280649422FELACFLVPFPADPGZPAPVPKPA131449习题讲解36试验段热交换器B热交换器内压降REREPRREPR2153030208043302330120232622301810085856771054481000235235523556771025101188811888251015400529454481019422903000133819336101KWMCCJKGCNUHNUKDWMCTHFTWCCTTTCVMKGPASVPP74733405294000133814251014433222232KGMVWVDMSRE222223652510144374733933610288810DV131449习题讲解371632506W2F000151000055120000001462530181000160FFF222222222231752201751FELALVPFPADPPGVVPA131449习题讲解38C换热器出口至试验段入口3306333332335333333001600001416689361017059215284RE301810MKGKGMSMTCPBVPASWVVVDDVVF36513000551200000001525102769100014833323333333323359272145300314832FELACLVPFPADPGZPAPVPKPA试验段热交换器131449习题讲解39D试验段内3306333332335333332806160000130659737101756414094RE276910MKGKGMSMTCPBVPASWVVVDDVVF465130005512000000015131055541000143444244444442132224321404927473398128789175111071381114446FELAINEXEXEXLVPFPADPGZPAPGVVPAWPPAAPGVPA试验段热交换器131449习题讲解4013244115166233752059271453014049878913811444649414831751175134078IIFELINEXCCAAIPPPPPPPPPPA131449习题讲解4154已知压水堆某通道出口、入口水温分别为320和280，压力为155MPA，元件外径为1072MM，活性段高度389M，栅距143MM，包壳平均壁温320，当入口质量流密度为1138107KG/M2S的时候，求沿程摩擦压降、提升压降和加速压降。131449习题讲解42131449习题讲解4355如图所示，有一低压安注箱直径为5M，箱内液位高度为15M，已知氮气压力为10MPA，注入管道直径为20CM，计算反应堆内压力分别为08MPA和02MPA的情况下的注入流量。水10MPA氮气反应堆15M20CM5M2121212205MKPPGHQAAPPGHKK131449习题讲解4456某压水堆有38000根燃料棒，堆芯总流量是15MG/S。燃料棒高度为37M，外径112MM，正方形排列，栅距147MM，水的密度取720KG/M3，动力粘度为91PAS。计算堆芯内提升压降、摩擦压降和出入口的局部压降。MQARE0510INOUTDKK131449习题讲解4557已知热流密度QZ13COS075Z05MW/M2，堆芯高度为3M，外推长度可以忽略，燃料元件外径1045MM，冷却剂入口温度240，冷却该元件的流量为1200KG/H，压力为15MPA，求通道中间位置处及出口处的流体温度。15ZINMQZDDZHZHQ或者用平均定压比热容计算。131449习题讲解4658若57题中燃料元件按中心距135MM排列成正方形栅格，求平均传热系数及最高壁温出现的位置。0804RE0023REPRWFDENUNUHKDEQZTZTZH131449习题讲解4759某压水堆的棒束状燃料组件被纵向流过的水所冷却，燃料元件外径为98MM，栅距为125MM，呈正方形栅格排列。若在元件沿高度方向的某一个小的间隔内冷却水的平均温度为300，水的平均流速为4M/S，热流密度Q174106W/M2，堆的运行压力为147MPA,试求该小间隔内的平均对流传热系数及元件壁面的平均温度。131449习题讲解4861某沸水堆冷却剂通道，高18M，运行压力为48MPA，进入通道的水的欠热度为13，通道出口处平衡态含汽率为006，如果通道的加热方式是（1）均匀的，（2）余弦分布的（坐标原点取在通道半高度处），试计算不沸腾段长度（忽略过冷沸腾段和外推长度）。131449习题讲解49131449习题讲解5063设有一个以余弦方式加热的沸腾通道（坐标原点取在通道半高度处），长36M，运行压力83MPA，不饱和沸腾段高度为12M，进口水的欠热度为15，试求该通道的出口平衡态含汽率和空泡份额（忽略过冷沸腾段）。131449习题讲解51131449习题讲解5264某一模拟试验回路的垂直加热通道，在某高度处发生饱和沸腾，已知加热通道的内径D2CM，冷却水的质量流量为12吨/小时，系统的运行压力是100MPA，加热通道进口水比焓为1214KJ/KG，沿通道轴向均匀加热，热流密度Q67105W/M2，通道长2M。试用平衡态模型计算加热通道内流体的饱和沸腾起始点的高度和通道出口处的平衡态含汽率。，131449习题讲解53131449习题讲解5465某压水堆运行压力为1519MPA，某燃料元件通道水力直径为1253MM，均匀发热，质量流密度为2722KG/（M2S），入口平衡态含汽率为E01645，计算该通道入口处和平衡态含汽率为零处的DNB临界热流密度。131449习题讲解55131449习题讲解56131449习题讲解5771某压水堆高3M，热棒轴向热流密度分布为Q（Z）13COS（075（Z05）MW/M2。坐标原点在堆芯中心，求热通道内轴向热点因子。131449习题讲解5872已知轴向线功率分布为求轴向核热点因子FZ,N。,02EE1COS2LLLZQZQZLL131449习题讲解59131449习题讲解60131449习题讲解6173已知反应堆的棒状元件包壳外径的名义尺寸为D15263CM，对已加工的一批元件进行检验，给出下列统计分布，试求对应于极限误差的燃料元件棒的直径。131449习题讲解62组的序号组内的平均直径D/CM每组元件的数目11521342152258731523830241525248951526310136152765017152892968153029791532711131449习题讲解63131449习题讲解6474已知某燃料元件的参数如下，试比较乘积法和混合法求热流量工程热管因子的差异。物理量名义值最大误差均方误差芯块直径843MM003MM0005MMU235富集度3004001UO2密度952707包壳外径10MM004MM0012MM131449习题讲解65131449习题讲解6675已知压水反应堆的热功率为272727MW；燃料元件包壳外径10MM，包壳内径86MM，芯块直径843MM；燃料组件采用1515正方形排列，每个组件内有20个控制棒套管和1个中子注量率测量管，燃料棒的中心栅距133MM，组件间水隙1MM。系统工作压力1548MPA，冷却剂平均温度302，堆芯冷却剂平均温升3964，冷却剂旁流系数9，堆下腔室流量不均匀系数005，燃料元件包壳外表面平均热流密度65276KW/M2，FQ,N23，FR,N1438，FH,E108，FQ,E103。又假设在燃料元件内释热份额占总发热量的974，堆芯高度取329M，并近似认为元件中心最高温度发生在元件半高处。已知元件包壳的热导率KC000547（18TCS32）138W/（M）。用单通道模型求燃料元件中心最高温度。131449习题讲解671、燃料棒根数及组件数靠虑堆芯的轴对称性，取N192NNFDLQNNTUCS2727271097400132965276039392151520119472、堆芯等效直径333215133102051020051019231354EFTTDM131449习题讲解6800031130239642821822113023964321822244386167KJKJ1244526KGKGC22KG091091119110SFINRFEXRPINPEXFINPTCTPTTTCTTTCCCHCNWWCT3、堆芯冷却剂流量131449习题讲解694、热管半高度处流体温度MAX011428222209531732NETFINFINRQCHNLKJHHHFFKGWLTC5、半高度处冷却剂流速095391/CTFWVMSA131449习题讲解70元件表面与冷却