反应堆热工水力学12

1、6 两相流分析,6.1 描述两相流的物理量 6.2 两相流输运方程 6.3 两相流水力学分析 6.4 两相流传热分析,14:09:33,两相流,2,6.4 两相流传热分析,6.4.1 传热分区 6.4.2 欠热沸腾传热 6.4.3 饱和沸腾传热 6.4.4 沸腾临界后传热 6.4.5 临界热流密度,14:09:33,两相流,3,6.4.1 传热分区,1. 池式沸腾,14:09:33,两相流,4,2 流动沸腾 单相液对流区 （A区） 欠热沸腾区 （B区） 泡核沸腾区 （C，D区） 液膜强迫对流蒸发区 （E，F区） 缺液区 （G区） 单相汽对流区 （H区）,14:09:33,两相流,5,6.4.2

2、 欠热沸腾传热,14:09:33,两相流,6,6.4.2 欠热沸腾传热,根据汽泡形成的力学和热力学条件，加热面的壁面温度低于液体的饱和温度时，汽泡是不可能产生的。而只有当壁面温度超过液体饱和温度一定数值之后，才可能产生汽泡。 对于0.113.6MPa的水，Bergles和Rohsenow建立了如何确定汽泡产生点（ZNB点）的壁面温度tw的方法.,14:09:33,两相流,7,如何确定沸腾起始点的位置？,14:09:33,两相流,8,汽泡脱离点 Zuber和Saha建议,14:09:33,两相流,9,误差,14:09:33,两相流,10,含汽率和空泡份额计算,Levy推荐的流动质量含汽率计算关系

3、式 空泡份额就可以根据漂移流模型得到,14:09:33,两相流,11,6.4.3 饱和沸腾传热,在饱和沸腾传热区，主流温度达到所处压力下的饱和温度 很多研究者都认为可以把饱和沸腾传热系数分为两部分，一部分是考虑沸腾产生的汽泡对换热的影响，另一部分是考虑强迫对流对换热的影响,14:09:33,两相流,12,两相传热系数,hlo是在同样的质量流密度情况下，用单相流传热系数关系式计算得到的传热系数,14:09:33,两相流,13,表6-5 饱和沸腾传热关系式系数,14:09:33,两相流,14,另外两个比较简单而被广泛使用,Jens-Lottes Thom 热流密度q的单位是MW/m2，压力p的单位

4、是MPa，温度t的单位是 ，压力范围：3.57.0MPa,14:09:33,两相流,15,Chen关系式,计算精度更好（11%）的全区域核态沸腾 强迫对流部分,14:09:33,两相流,16,Chen关系式,核态沸腾部分 原始试验数据的范围： 0.17 MPa p 3.5 MPa，可外推到6.9MPa q 2.4 MW/m2 0 x 0.7 入口流速 0.064.5m/s,14:09:33,两相流,17,Chen关系式,Collier将Chen关系式推广到欠热沸腾区,14:09:33,两相流,18,例6-5,已知某堆的蒸汽发生器二次侧压力为7 MPa，其中一个通道的水力直径25 mm， 质量流

5、量为800 kg/h，用Chen关系式计算壁面温度为290、流动质量含汽率为0.2处的热流密度。,14:09:33,两相流,19,14:09:33,两相流,20,14:09:33,两相流,21,14:09:33,两相流,22,6.4.4 沸腾临界后传热,14:09:33,两相流,23,两种方式的沸腾临界（环状流和反环状流）,14:09:33,两相流,24,烧干沸腾临界后的传热关系式,Groeneveld在对各种几何形状的通道进行水-水蒸气实验后，得到了烧干沸腾临界后的传热关系式 Slaughterbeck等人对圆管低压的情况下做了修正,14:09:33,两相流,25,沸腾临界后传热关系式的系数

6、以及实验范围,14:09:33,两相流,26,DNB沸腾临界后的膜态沸腾,14:09:33,两相流,27,DNB沸腾临界,z是距离膜态沸腾起始点的距离。在DNB沸腾临界情况下，膜态沸腾起始点就是偏离泡核沸腾（DNB）的起始点。这样就可以得到,14:09:33,两相流,28,6.4.5 临界热流密度,14:09:33,两相流,29,1. DNB沸腾临界,计算DNB临界热流密度最常用的公式是由美国西屋公司Tong等人提出的W-3公式,14:09:33,两相流,30,W-3公式的适用范围如下,14:09:33,两相流,31,临界热流密度进行修正,轴向加热不均匀修正,14:09:33,两相流,32,定

7、位架及混流片,冷壁修正,定位架及混流片 CTD是冷却剂热扩散系数，对于单箍型定位架，可取0.019 冷壁修正,14:09:33,两相流,33,W-3公式的计算值和实验值的比较,由W-3公式计算得到的值与实验测得的下限值比为 1/（1-0.23） =1.3,14:09:33,两相流,34,DNBR,DNBR轴向位置z而变化的，其最小值为MDNBR MDNBR是水堆的一个设计准则 例如选W-3公式，压水堆稳态额定工况时一般可取MDNBR = 1.8 2.2， 而对预计的常见事故工况，则要求MDNBR 1.3,14:09:33,两相流,35,2. 烧干沸腾临界,含汽率比较大的情况下的烧干沸腾临界，通

8、常是沸水堆比较关注的. GE公司推出的计算烧干沸腾临界热流密度qCHF的Hench-Levy关系式比较有代表性。 需要说明的是，计算临界热流密度的公式有很多，比如Janssen-Levy，Biasi，CISE-4，Bowring，Barnett，WRB-1，W-2，B&W等等，这里就不一一介绍了，有兴趣的读者可以查阅有关文献。,14:09:33,两相流,36,3. 影响临界热流量的因素,（1） 冷却剂质量流密度 （2） 进口冷却剂欠热度 （3） 工作压力 （4） 通道进口段长度 （5） 加热表面粗糙度,14:09:33,两相流,37,小结,传热分区 欠热沸腾传热 饱和沸腾传热 沸腾临界后传热 临界热流密度 DNBR CHF,14:09:33,两相流,38,作业,6.4 某沸水堆冷却剂通道，高1.8m，运行压力为4.8MPa，进入通道的水的欠热度为13，通道出口处平衡态含汽率为0.06，如果通道的加热方式是均匀的，计算气泡脱离点位置。 6.5 某压水堆运行压力为15.19 MPa，某燃料元件通道水力直径为12.53mm，均匀发热，质量流密度为2722 kg/(m2s)，入口平衡态含汽率为 ce = - 0.1645，计算该通道入口处和平衡态含汽率为