第6 讲( 3 )-核反应堆稳态工况的水力计算 3.ppt

1、第四章核反应堆稳定态的水力补正算，4.1稳定态的水力补正算的任务4.2流体动力学的一些基本知识4.3单相载冷剂的流动压力降补正算4.4微咸水二相流动及其压力降补正算，2、上升压力降，3、加速压力降、4、摩擦压力降，5、局部压力降，6成分：通常构成物质相的化学成分称为成分。 由相同化学成分组成的多相流称为单成分多相流，否则称为多成分多相流。 两相流的存在显着改变了蒸发制冷剂的传热性能和流动特性。 两相流的研究对水冷反应堆系统的设置和运行非常重要。7、一、两相流的流型，概念：在受热路径上，微咸水混合物的气相和液相流经云同步，可以形成各种形态，即所谓的流动构造，这些个的流动构造通常被称为流型。 重要

2、性：确定两相流的流型，与用单相流区分层流还是湍流一样重要。 在两相流中，流型与系统的压力、产水量、含蒸汽量、壁面的热流量以及通道的几何形状和流动方位有着密切的关系，由于流型的改变通常表现为动量传递和传热特性的变化，不同的流型在通道内形成不同的流动状况，产生不同的流动压降，不同的传热方式和沸腾临界. 8、垂直加热通路中的主要流型()泡状流：液相为连续相，气相作为气泡分散在液相中，两相沿通路向云同步流动。 这种流型一般在过冷沸腾区域或饱和沸腾低含蒸汽量区域产生()弹性流：也称为塞状流或块状流，是柱状气泡和块状液块在通路中心部交替出现的流动。 因为这个流动实际上是泡状流向环状流的过渡阶段，所以弹状流

3、是不稳定的过渡流型。 一般出现在饱和沸腾中等蒸汽含量的区域，9，()环状流：液相在管壁形成环状的连续流，连续的气相在管的中心部流动，液环中分散气泡，气相中也卷入液滴。 该流型出现在饱和沸腾高含量蒸汽量区域。 ()滴状流：流路内的流体成为很多细小的液滴，漂浮在蒸汽的主流中，与蒸汽一起流动。 并且，越接近通路的出口，液滴的数量越少，液滴的尺寸也变小直到变成单相蒸汽。 垂直加热通路中的主要流型、10、垂直加热通路中的典型流型、11、12、水平流动通路中的流型、水平流动下的流型的组合比垂直流动时的组合稍微复杂。 这是因为流场因重力而使相分布的不均匀性变得显着。 常见的水平同向流动流型有分散泡状流、层状

4、流、间歇流和分散环状流。 13、分散泡沫状流，气泡分散在连续液相中，受浮力的影响，气泡集中分散在流路顶部。 随着流速的增大，气泡呈泡状均匀地分散在整个流路中。 14、层状流、层状流可细分为纯层状流和波状层状流。 纯层状流下，重力使两相完全分离，两交界面光滑。 气相在流路上部流动，液相在流路底部流动。 随着气相流速的增大，两交界面呈波状，进入波状层状流。 15、间歇流、间歇流可细分为塞流、半弹状流、弹状流。 堵状流，气泡呈弹性状，偏向流路顶部流动。 弹性流时液相呈连续相，介入小液滴的气块与位于流路顶部的泡状液块相互间。 半弹性流和弹性流的区别只是泡状液体块界面为波状，不与流路顶部接触。 16、分

5、散环状流、水平分散环状流的基本特征与垂直流下相同。 没有出现单纯的环状流动，在工作团队分数中多卷入大量的分散液滴。 其主要差异是由于重力导致液膜的周向厚度不均匀，流路底部的膜厚大于顶部的液膜厚。、17、流型图、汽液两相流的流型与两相流的流动和传热特性有很大关系，如何确定流型是两相流研究中的重要课题之一。 在两相流的产水量、流体的物性值(密度、黏性系数、表面张力等)、管道的几何形状尺寸以及热流密度决定的条件下，判断管内汽液两相流的流型适用流型图。 流格拉夫是根据实验数据汇总而成的，应用流格拉夫时，请不要超出其试验范围。18、二含蒸汽量、空泡分和滑移比、两相流系统的流动电压降补偿计算、传热补偿计算

6、、流动安定性分析，除了具体的流型外，还必须确定通道中一处二相间数量的比例关系，从而引入了含蒸汽量、空泡分额和滑移比的概念。 19、1工作团队含量(即质量含有率)、静态工作团队含量xs。 在不流动的系统中，静态蒸汽含量考虑长度为z的体积，xs值的变化范围是0 xs1。 20、实际蒸汽含量x、实际蒸汽含量x对分析过冷沸腾和烧结后沸腾情况非常重要。 因为在这两个领域，蒸汽两相在热力学上处于非平衡态。 21、含平衡态xe式中为汽液两相混合物焓，Hfs为液体的饱和焓，Hfg为汽化潜热。 平衡态的蒸汽含量可以是负的，也可以是正的和大于1。 如果xe为负，则表示流体为过蒸发制冷；如果xe大于1，则表示流体为

7、过热蒸气。22、2空泡分别定义为在静止的汽液混合物中，蒸汽的体积相对于微咸水混合物的总体积之比，23、式中的Ag和Af分别是蒸汽和液体在通路内所占的流通截面积。 由Ag Af=A可知，在数值上相等于蒸汽所占的通路截面积。 在流动的系统中，定义为该丁摇滾乐蒸汽的体积与汽液混合物的总体积之比24，空泡成分沿加热通路的分布如下图：25，I-高过冷沸腾布摇滾乐高过冷沸腾布摇滾乐，液体的主流为高过冷，气泡在加热面上生成飞沫，稀疏，在附着在壁上的该区，气泡小、26，II-低过冷沸腾区的低过冷沸腾区过冷沸腾向一盏茶发展，生成的气泡越来越多，气泡层越来越厚，空泡的作用明显. 在摩擦力和上浮力的作用下，气泡不断

8、地沿着壁面滑动，当作用于气泡的摩擦力和上浮力超过恰好吸附在加热面上的表面张力和惯性力时，从加热面飞出而成为主流。 成为主流的气泡通常在下游的过冷液芯内缓慢冷凝消失，一部分在不能完全冷凝的状态下被运送到下游的饱和沸腾区。 该区域是两相流，因为主流中存在明显的气泡流。 在该区域通道的任意截面上的汽液两相处于热力学不平衡状态，液相的温度比系统压力下的饱和温度低。 该区内空泡成分的经验关系式：27、28、- -饱和沸腾区饱和沸腾区，应遵循平衡态模型，从s点开始，遵循非平衡态模型，从e点开始，流体达到e点后，液相温度达到真正饱和值，加热到e点，有29个关系式，但也有就泡状流而言，面包车科夫(Bankof

9、f):饱和沸腾区的空泡分饱和沸腾区的空泡分和滑动比随流型而变化。 滑动比通常通过实验求出。30、31、3打滑比，在两相流中，蒸汽的平均速率与液体的平均速率可以相等，也可以不相等。其中，如果蒸汽的平均速率为Vg，液体的平均速率为Vf，则Vg与Vf的比定义为滑动比s，即32，在垂直向上流动的两相体系中，蒸汽的密度小，受到浮力的作用，因此蒸汽的运动速度比液体快，蒸汽与液体之间产生相对滑动。 另一方面，由于液体的质量流率为(1-x)Wt，33、4含蒸汽量、空泡成分与滑动比存在关系，在静止的每单位质量的微咸水混合物中，蒸汽的体积等于其质量乘以其比容，因此，vf为液体的比容，vg为蒸汽的上式中，系统应力对

10、一盏茶没有影响但是，在高压下，这个差变小，在临界压力下，蒸汽液相已经不能区别，所以没有问题。 34、关于流动系统，得到包括滑移的影响在内的与x的关系式，上式表示，在压力和工作团队含量不变的情况下，随着s的增加而减少，s的值越大，对中子的慢化越有利。 35、从前可知，如果知道滑差比s，则可以计算。 但是，打滑比需要通过实验来测量。 因此，有些学者可以建立相关模型，不知道s，直接用式求出。 5空泡成分的修正计算中，对于泡状流为面包车可夫式，对于微咸水混合物为K=0.71 1.45*1E-8P，36，对于环状流为Maritinelli-Nelson式，Xe为含有平衡态的蒸汽量，因此特别考虑了在不考虑

11、流型的情况下适用于热工水力分析的方法该方法通常基于对可能发生的两相流类型的预测，首先建立一定的物理模型；根据所建立的物理模型，恰当地定义两相流的特性残奥仪；最后，使用标准流体动力学和传热学的方法，对系统进行分析。 目前应用广泛的物理模型有“均流模型”和“分离流模型”、39、均流模型，将两相流视为具有由各相物性导出的平均物性的虚拟单相流。 均匀流模型的基本假设是： (I )气相和液相的流速相等(S=1)； (ii )两相间处于热力学平衡态(x=xe )；以及(iii )使用合理确定的单相摩擦系数。 该模型适合分析40、均流模型的两相压降公式，其中xe、vgs、vfs分别为含平衡态蒸汽量、饱和蒸汽

12、比容、饱和水比容，ftp为范宁摩擦系数，ftp=ftp/4，ftp为达西求出41、两相摩擦系数ftp、ftp是求出均一流两相电压降的关键。 已经开发了一些确定ftp的方法，其中最简单最常用的方法是定义适当混合物的“平均黏性系数”，然后用标准摩擦系数关系式求解。42、平均黏性系数关系式、麦克阿当斯等人提出的城市等人提出的杜克勒等人提出的43、两相摩擦系数ftp的求解，假设两相摩擦系数用伯劳斯关系式求出：用麦克亚当斯等人提出的关系式求出，如下的两相摩擦电压降斜率式、44、两相摩擦电压降倍数、 表示流体整体为液体时修正的全液相压力损失梯度，称为二相摩擦压力损失倍数，二相摩擦压力损失一般按以下形式书写： 45、分离流模型、假定微咸水二相完全分离，各相在各自的平均流速中沿着通路的不同部分流动，这样的流动构造称为分离流模型，分离流模型分离流模型的基本前提是： (I )气相和液相的流速各不相同；(ii )应用两相间处于热力学平衡态中的(iii )经验关系式或简化概念，求出两相流摩擦压降倍数、空泡分额和独立流动变量之间的表示式。 46、相同的蒸汽含量、压力越大，空泡份额越小。 相同压力下，含蒸汽量越大，空泡成分越大。 含47、蒸汽量xe%