反应堆热工水力学课后习题讲解(清华大学出版社)

1、2.1查水物性骨架表计算水的以下物性参数：（1）求16.7MPa 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15 MPa 下比焓为1600 kJ/kg时水的温度； （4）求15 MPa 下310时水的热导率。 2.2计算核电厂循环的热效率 13:14:49 13:14:49 习题讲解 7第三章3.1求1600下97%理论密度的UO 2的热导率，并与316下金属铀的热导率做比较。13:14:49 习题讲解 8 3.2假设堆芯内所含燃料是富集度3%的UO 2，慢化剂为重水D 2O, 慢化剂温度为260，并且假设中子是全部热能化 的，

2、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1013 1/（cm 2·s ）处燃料元件内的体积释热率。13:14:49 习题讲解 93.3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Q t 的方程：Q t = 0.275 1F u nLA u q V ,max其中，A u 是燃料芯块的横截面积。13:14:49 习题讲解 10 4.1有一压水堆圆柱形UO 2燃料元件，已知表面热2流密度为1.7 MW/m，芯块表面温度为400，芯块直径为10.0 mm ，UO 2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

3、导率为常数，k = 3 W/（m）（2） 热导率为k = 1+3exp（-0.0005t ）。 热导率为常数 k 不是常数，要用积分热导法4.2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0.5mm 厚的铝。元件两侧用40水冷却，对流传热系数h =40000 W/(m2 ，假设：气隙热阻可以忽略铝的热导率221.5 W/(m铀铝合金的热导率167.9 W/(m裂变截面520×10-24cm 2试求元件在稳态下的径向温度分布 4.3已知某压水堆燃料元件芯块半径为4.7mm ，包壳内半径为4.89mm ， 包壳外半径为5.46mm ，

4、包壳外流体温度307.5 ，冷却剂与包壳之间传热系数为 28.4 kW/（m 2），燃料芯块热导率为 3.011 W/（m），包壳热导率为18.69 W/（m），气隙气体的热导率为0.277W/（m）。试计算燃料芯块的中心温度不超过1204的最大线释热率。 4.4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q V ，表面温度都是t c ，试求各种芯块中心温度的表达式，并进行讨论比较。 球4.5轴向z = 650 mm高度处的燃料中心温度。 4.6 的外直径为， （ 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1.395×

5、106W/m2，试求满功率时热点处芯块的中心温度。 求T 0 5.1 如图题5.1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。导流叶片5.2 = max (r R 2 max R ，流体的密度为3量、断面平均速度，并判断流体动压头等于 m 2 吗？R 2 2r d r Q V = max 1 ( R 0 . 05 32 = 01 2 10 ( r R 2r d r = 7. 854 × 0Q V 7.

6、854 ×10m = = = 1m/sA × 0. 0532 22 dp = 1 R max 1 ( r R 2r d r = 0. 667m 0R 2 2r d r max 1(R 0 m =( 13:14:49 习题讲解 31 5.3 901.5m 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25 mm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 。（1）、当260的水以5

7、m/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）13:14:49 习题讲解 32 , =105.376×10Pa s , =797.77v = 0.0012535 3mDe 1V 2 A 1Re 1 = = 4.921×10 , V 2 V 1 = 1.35252610 f = 0.0055 1 + 20000 + D Re 35Re 2 = = 2.559 ×10A 2 = 0.0015 f 1 = 0.0

8、145, f 2 = 0.01502L 1 V 1 2 L 2 V 2P f = P f 1 + P f 2 = f 1+ f 2 De 1= 20675Pa13:14:492 De 2 2习题讲解 33 流× (13 × 10 × 5 = 4 kg量 W = 797.77 × 4a. 试验段出口至换热器入口：2 5t 1 = 300C= 160b6v 1 = kg 1 = 10 Pa s= 705.92 3 V 1 = 1.528 m 1 =1 v 11d 15d 1V 1Re 1 = = 3.018 ×10v 1113:14:49 习题讲解

9、 34f 1 = + + 5 3.018×10 2L 1 1V 1P f 1 = f = 1516 P ad 1 2P el 1 = 1 g z = 6233Pa P =0 1 a6 = P =Kc 11V 12 22705.92 ×1.528= 0.6 = 494 P a213:14:49 习题讲解 35 b.Re 2 = Re 1 = 3.018 × 10.8200.45Pr = 0.858k = 567.7 × 10 0C p =5.448×0CNu k 5235 567.7 × 10 . ×0h = = = 1188

10、8 25 × 10 d3hF t 11888 × × 25 × 10. × 0t 2 = = = 19.4 Cp 15 × 40 ×0.5294 5.448 ×3 100t = t 1 = 290.3 CNu = 0.023 R e Pr = 5235.36 = v 2 = 0.001332 = 93.36 × 10 Pa s 2 2 =1443813 =d 22 × ( 25 × 1Wv 2 0.5294 ×0.0013381V 2 = 0. 3 2.Re 2 =d 2V

11、2 2 2× 10 × 1443 =47.333× 106= 2.888 × 10513:14:49 习题讲解 36 f 2 = 0.0055 + wf = f 2 = 0.0160 f 0.6P f 2 = f 2 L 2 2V = 752Pad 2 2 aP el 2 = 0P 2 = G ( v 3 v 1 = 1751Pa22 213:14:49 习题讲解 37 c.t 3 = 300Cp 3 = 160b kg v 3 0.0014166V 3 = 1.528 m s3 = = 705.92 m3v 3d 3 d 3V 3 5Re 3 = =

12、3.018 ×10v 33 33 = 89.36 ×10 Pa s63 =0. 0 10 1 + 20000 f 3 = 0.0055+ 16 0.00151485 L V 3 3 325 Pa P f 3 = f 3= 5927d 3 2P el 3 = 3 g z 3 = 14530 PaP 3 = 033P 3 3K = 1483Pa2ca13:14:49 习题讲解 38 d.t 3 = 280.6C3 =P 3 =160b3= 0.0013065= 756.4 V 3 =3 = 97.37 ×10 Pa s6= 1.409 d 3 3 5Re 3 = =

13、2.769 ×10v 334 =0.010 1+20000f 4=0.0055+ 5 143L 4 4VP f 4 = f 4 = 14049Pad 4 2P el 4 = 4 g z 4 = 747.33 ×1.2 = 8789Pa 9.8 ×2Pa P 4 = G =1751 1 v 3 ( v 1 1 W P in = 0.7 a2 A 4 A 3 2P ex = ex (1 ex G v = 4446Pa = 13811Pa13:14:49 习题讲解 39 P = P f i P i el + P in ex c 14a + + + + + + P P P

14、 3 P 2 Pi =14(c a= (1516 + 6233 + ( 752 + 0 + ( 5927 14530 + (14049 + 8789 + 13811 4446 + 494 + 1483 1751 + 1751= 34078Pa13:14:49 习题讲解 40 5.4 280 元件外径为320， 当入口质量流密度为1.138×107 kg/(m2·s 的时候，求沿程摩擦压降、提升压降 和加速压降。13:14:49 习题讲解 41 13:14:49 习题讲解 42 5.5 15 m20 cm，计 算反应堆内压力分别为和的情况下的注入流0.8 MPa0.2 MPa13:14:49 习题讲解 435.6 棒高度为14.7 mm， 水的密度取720 kg/m3，动力