反应堆传热过程.ppt

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1、第三章　堆的传热过程核科学与工程系3.1导热核科学与工程系3.1导热有内热源的圆柱形芯块温度场,忽略轴向导热情况无内热源的圆筒形包壳温度场,忽略轴向导热情况核科学与工程系3.2单相对流传热包壳外表面与冷却剂的热交换过程，基于牛顿冷却定律Q=hFΔθt,其中Δθt为膜温差，h为对流换热系数，F为传热表面积，Q为传递的热功率分为自然对流换热和强迫对流换热两种情况考虑对于非圆形通道，可使用当量直径作为公式3-15,16中的特征尺寸对于棒束通道，使用Weissman关系式，分为正方形栅格和三角形栅格两种情况对待核科学与工程系3.2单相对流传热–自然对

2、流换热由密度梯度即温度梯度引起其中β为流体的体积膨胀系数，ν=μ/ρ为运动黏度，x为位差引入特征量格拉晓夫数Gr=(gβΔTx3)/ν2普遍关系式为Nu=f(GrPr)=C(GrPr)mn,式中m指物性参数取平均温度点的值，即tm=(tf+tw)/2针对竖壁与横管霍夫曼和米海耶夫分别提出经验关系式(3-19至3-24)核科学与工程系3.3沸腾传热包括池式沸腾和流动沸腾两种情况池式沸腾–拥有自由表面的大容积液体，在受热面处发生的沸腾。自然对流占主导流动沸腾–流体流经加热通道时发生，沸水堆的正常工况，压水堆中也会发生尤其是事故状况下核科学与工程系

3、3.3.1沸腾曲线–池式沸腾壁面过热度与热流密度的关系曲线右下方为大容积沸腾，左上方为管内流动沸腾B点前为不沸腾自然对流区，B点开始产生气泡，B点称为沸腾起始点ONB。气泡产生，对流换热系数高，热流密度迅速上升C点达到热流密度最大值，称为临界热流密度BC段为核态沸腾区核科学与工程系3.3.1沸腾曲线–池式沸腾CD段为过度沸腾区，由于汽膜形成导致热阻上升，热流密度降低DE段为稳定膜态沸腾区此两区内稳定的汽膜形成D点后辐射传热增强，热流密度再次提高C，E点热流密度相同，故当从C点进一步提高热流密度时，膜温差可能跃升，造成壁面烧毁。因此C点又称为烧

4、毁点。H点为偏离核态沸腾规律点DNB核科学与工程系影响池式沸腾的主要因素-系统压力核科学与工程系影响池式沸腾的主要因素-主流液体温度(或欠热度)对传热强度无影响对于qc影响显著随欠热度ΔTSUB增大，汽液置换时易冷凝近壁气泡，则qc升高核科学与工程系影响池式沸腾的主要因素-加热表面粗糙度表面越粗糙，泡化空穴越大，因此需要的过热度越小使ABC段左移泡核沸腾传热增强对qc及膜态沸腾的影响很小–气膜将粗糙度掩盖核科学与工程系影响池式沸腾的主要因素-其他因素液壁接触角增加或不凝气体掺入降低ΔTw使沸腾曲线ABC段左移，强化传热核科学与工程系流动沸腾传

5、热强制或自然对流有宏观运动的系统内的沸腾气泡生长受流体流动的影响汽液两相运动–比池式沸腾复杂核科学与工程系流动沸腾的传热工况及汽液两相流型A段–单相液体对流壁面温度与流体平均温度均升高壁面附近形成热边界层因过热度不足不能生成气泡核科学与工程系流动沸腾的传热工况及汽液两相流型B段–欠热泡核沸腾气泡形成传热增强，传热系数增大液体边界层温度高于饱和温度初始阶段，气泡较少，附着在壁面，管中心仍为潜热液体，气泡不能长大后段，气泡长大并脱离壁面，泡核沸腾逐渐增强核科学与工程系流动沸腾的传热工况及汽液两相流型核科学与工程系流动沸腾的传热工况及汽液两相流型E

6、+F段–通过液膜强制对流蒸发传热含汽率增加液膜变薄，内部导热及对流变强，过热度降低当过热度低于ΔTw,ONB后，液膜内气泡停止产生，则液膜内完全通过导热和对流实现换热液膜逐渐变薄，直至蒸干核科学与工程系流动沸腾的传热工况及汽液两相流型G段–缺液区传热液膜蒸干后，壁面被蒸汽覆盖传热能力急剧下降壁温上升液相以液滴形式存在核科学与工程系流动沸腾的传热工况及汽液两相流型H段–单相蒸汽对流传热液滴全部蒸完蒸汽逐渐被过热核科学与工程系3.3.2核态沸腾传热ONB判断：对于工业光滑管，Bergles和Rohsenow提出qONB=1.798x10-3p1.

7、156[1.8(tw-ts)]2.828/p0.0234使用Jens-Lottes沸腾传热方程与单相强迫对流方程联立tf,ONB=ts+ΔθJ-q/h其中tw-ts=25(q/105)0.25exp(-p/6.2)以上公式中ΔθJ为壁面过热度核科学与工程系3.3.3沸腾临界指传热机理发生变化时，传热系数发生的突然下降包括偏离泡核沸腾（DNB）和蒸干两种工况棒束通道的临界热流密度，受功率轴向径向分布，定位件，棒间距等因素影响，同时也受压力，质量流密度，含汽率的分布等因素影响在均与加热的情况下，可由西屋公司提出的实验数据拟合公式获得，当通道内存在

8、冷壁时，该式中De应被替换为热等效直径Dh=4x通道截面积/加热周长核科学与工程系3.3.4过渡沸腾传热是一种中间传热方式，是不稳定膜态沸腾与不稳定核态沸腾的结合壁