热工水力计算

1、某压水堆的棒束燃料组件为纵向流过的水所冷却。若在燃料元件通道进口处的冷却剂温度为 L= 280 流速为V = 4 m仃。燃料元件表面热流密度q = 2.1 x 106 w/m 2。反应堆的 工作压力P = 14.7MPa ,其栅格为正方形排列（如图所示），棒径d=10mm,栅距P = 13mm。 分别求距进口 0.2m和3.0m处的换热系数及燃料元件外表面温度。已知:k = 0.565W/(mC), v = v = 88.88x10-6x0.001379 = 0.1226x10-6m/s , Pr = 0.864Nu = C Re0-8 Pr1/3 , 1.1 P 1.3, C = 0.042

2、 P - 0.024P=14.4MPa, t=290C 时，P = 745kg/m3 (近似)CP=5.2kJ/kgC (近似)=t -1 = 25(2 106V /0.25exp,ts=340C (近似)解：（八（沛）0.25exp可得t = t + 25w,ONBs& 1106V /0.25exp=342.95 C(1) 距进口 0.2m处因 七 H0.2 - H广 C (tf ,0.2 f 疽则七,0.2 =七n *C又 AH = 02也=空凹一=48.95kJ / kg0.2p AVp (P 2 兀 d 2/4)V贝D tf 02 = f +AH02/C = 289.4 Ct2 分=1

3、1.53mm八4P2兀d2De =兀dRe = UDe = 3.76 x105 vP因一=1.3，所以 C = 0.042 1.3-0.024 = 0.0306 dNu = 0.0306 Re0.8 Pri/3 = 839.4h = N 气=41.24 x 103 w /(m2 - K)2 分De因 q = h(t,-1)则：t = t+ h = 340.3 C因t ：因此，该处的换热为饱和沸腾换热，则t = t + 25cs ,3.0sA 0.25eXP=342.95 Ch30 = q/(t 30-1 ) = 71.186x103w/(m2K)某压力壳型轻水堆的棒束燃料组件为纵向流过的水所冷

4、却，冷却水的平均温 度为300C ,平均流速为4米/秒，燃料元件的平均热流量为1430KW/米 2工作 压力为14.7MPa，栅格为正方形(如图1所示)，燃料元件直径为10毫米，包壳厚 度为0.5毫米，燃料芯块外径为8.8毫米，栅距为13毫米。求：平均放热系数及元件外表面的平均温度。包壳内表面温度和燃料中心温度。已知：Nu = 0.0306Re0.8 Pr0.4， 在该压 力下，七=0.565W / m. C，V f = 0.1226X10-6m2 /s,Pr = 0.864，k = 13.0W / m.C，k = 3.5W / m.C，间隙等效传热系数为hg = 5678W /(m2.C)，

5、燃料和包壳的热导率随温度的变化可 忽略。图14P2兀d2解：(1)De = 11.53mm兀d TOC o 1-5 h z Re = UDe = 3.76 x1051 分vNu = 0.0306 Re0.8 Pri/3 = 839.42 分h = NU kf = 41.24 x 103 w /(m2 - K)3 分De因 q = h(t -七)有：七丁。+ % = 334.7 C 3 分(2) q =兀 d q = 4.4925kW / m 1 分t = t + InLr = 392.6 C 3 分 ci cs 2 兀 kdc cit = t + q=672.5 C3 分u ci 兀 d ht

6、 = t + - = 1693.9 C3 分u已知h (t)dt = q和下表。用UO2制成的圆柱形芯块的线功率0, =450W/cm , t utu = 720 C,则芯块的中心温度是多少？(积分热导率见下表)解：因fot u所以则有 TOC o 1-5 h z k (t)dt = jtok (t)dt-ftuk (t)dt u0 u0 uf to k (t)dt - f tu k (t)dt = -qi-0 u0 u4 兀f to k (t)dt = q + f tuk (t)dt0 u4兀0 uT7 f uk又 0 uf800 k (t)dt - f700 k (t)dt(800 - 700)因此J0由表差值可得(t)dt = f720 k (t)dt = f700 k (t)dt + -00u0u=38.65 + 422-3&65 20 = 39.324W.：cm 100k (t)dt = 450