核电厂热工水力学ppt课件

中中 国国 实实 验验 快快 堆堆堆芯传热堆芯传热中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1流动沸腾传热流动沸腾传热流动沸腾是指液体有宏观运动的系统内的沸流动沸腾是指液体有宏观运动的系统内的沸腾，加热面上汽泡生长受到液体流动方向上腾，加热面上汽泡生长受到液体流动方向上的附加作用，使壁面的泡化过程特性发生变的附加作用，使壁面的泡化过程特性发生变化。液体运动可以是由外力强制作用引起的化。液体运动可以是由外力强制作用引起的强迫流动，也可以是由流体密度差造成的自强迫流动，也可以是由流体密度差造成的自然对流。流动沸腾常伴随着各种汽然对流。流动沸腾常伴随着各种汽液两相液两相运动，所以它比池内沸腾复杂。运动，所以它比池内沸腾复杂。中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1.1流动沸腾流动沸腾的传热工况的传热工况和流型和流型考察一根全长均考察一根全长均匀加热的垂直圆匀加热的垂直圆管，该管承受较管，该管承受较低的热流密度低的热流密度q，管底部以这样的管底部以这样的速度供给欠热液速度供给欠热液体，使得液体在体，使得液体在管全长上能蒸发管全长上能蒸发完。完。中中 国国 实实 验验 快快 堆堆在高热在高热流密度流密度下，垂下，垂直管内直管内的流动的流动沸腾的沸腾的传热工传热工况和汽况和汽液两液两相流型相流型 中中 国国 实实 验验 快快 堆堆A 单相液体区单相液体区B 过冷泡核沸腾过冷泡核沸腾C+D 饱和泡核沸腾饱和泡核沸腾E+F 通过液膜的强制对流传热通过液膜的强制对流传热G 缺液区传热缺液区传热H 单项蒸汽对流传热单项蒸汽对流传热中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1.2强制对流沸腾的临界热流密度工况强制对流沸腾的临界热流密度工况(CHF)强制对流沸腾可能出现两种不同的临界热流密度工况强制对流沸腾可能出现两种不同的临界热流密度工况（CHFCHF），一种是），一种是偏离泡核沸腾偏离泡核沸腾（简称（简称DNBDNB），另一种是），另一种是蒸蒸干干（DryoutDryout）。它们在控制热流密度的情况下都能使壁温）。它们在控制热流密度的情况下都能使壁温从接近饱和温度突然跃升到大大地超过饱和温度。发生从接近饱和温度突然跃升到大大地超过饱和温度。发生DNBDNB时，由于汽膜覆盖壁面使传热系数突然降得很低，而热流密时，由于汽膜覆盖壁面使传热系数突然降得很低，而热流密度却很高，致使壁面骤然达到极高的温度，结果常使壁面被度却很高，致使壁面骤然达到极高的温度，结果常使壁面被快速烧毁。这样，发生快速烧毁。这样，发生DNBDNB的热流密度便与引起实际烧毁的的热流密度便与引起实际烧毁的热流密度几乎相等。热流密度几乎相等。对于蒸干，由于热流密度较低和传热系数较高，则壁温突然对于蒸干，由于热流密度较低和传热系数较高，则壁温突然上升得并不很高，远达不到使壁面立刻烧毁的温度。所以，上升得并不很高，远达不到使壁面立刻烧毁的温度。所以，蒸干时的热流密度远低于实际烧毁的热流密度。蒸干时的热流密度远低于实际烧毁的热流密度。两种两种CHFCHF工况的特点是传热系数急剧降低，壁温突然升高。工况的特点是传热系数急剧降低，壁温突然升高。中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1.3常用的泡核沸腾（包括欠热和饱和泡核沸常用的泡核沸腾（包括欠热和饱和泡核沸腾）传热关系式腾）传热关系式 中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1.4 泡核沸腾起始点（泡核沸腾起始点（ONB）的确定，汽泡）的确定，汽泡开始脱离壁面点（开始脱离壁面点（FDB）的确定，热平衡态）的确定，热平衡态饱和沸腾起始点的确定饱和沸腾起始点的确定 在热流密度沿管均在热流密度沿管均匀分布加热情况下，匀分布加热情况下，A、B、C三区的传三区的传热工况、流体平均热工况、流体平均温度和壁面温度沿温度和壁面温度沿流动方向的变化。流动方向的变化。由于流体压力沿管由于流体压力沿管长稍减小，所以饱长稍减小，所以饱和温度亦沿管长稍和温度亦沿管长稍下降下降中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1.4.1泡核沸腾起始点（泡核沸腾起始点（ONB）的确定）的确定中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1.4.2汽泡开始脱离壁面点（汽泡开始脱离壁面点（FDB）的确定）的确定 在该点之前，由于主流液体的温度很低（即高欠在该点之前，由于主流液体的温度很低（即高欠热度），当汽泡顶端一进入欠热液体便立即凝结。热度），当汽泡顶端一进入欠热液体便立即凝结。因此，汽泡只能在很薄的过热边界层内黏附在壁因此，汽泡只能在很薄的过热边界层内黏附在壁面上。随着主流液体温度和壁面温度的升高，汽面上。随着主流液体温度和壁面温度的升高，汽化核心数目增多，汽泡长大并开始脱离壁面，泡化核心数目增多，汽泡长大并开始脱离壁面，泡核沸腾传热增强（占主导地位），所以，汽泡开核沸腾传热增强（占主导地位），所以，汽泡开始脱离壁面点也可以看作充分发展的欠热泡核沸始脱离壁面点也可以看作充分发展的欠热泡核沸腾开始点（腾开始点（FDB）。由于汽泡脱离开壁面，使蒸）。由于汽泡脱离开壁面，使蒸汽含量表现出一种容积效应，所以，该点也叫净汽含量表现出一种容积效应，所以，该点也叫净蒸汽产生开始点。在该点之后，可以认为是汽蒸汽产生开始点。在该点之后，可以认为是汽液两相流动。液两相流动。中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1.4.3热平衡态饱和沸腾起始点的确定热平衡态饱和沸腾起始点的确定中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1.5两相强制对流蒸发传热（两相强制对流蒸发传热（E+F）关系式）关系式中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1.6流动沸腾临界热流密度（流动沸腾临界热流密度（CHF）临界热流密度工况是指传热机理正好发生变化而使传热系数临界热流密度工况是指传热机理正好发生变化而使传热系数突然下降（即传热恶化）的状态，临界热流密度（突然下降（即传热恶化）的状态，临界热流密度（CHF）则指在该工况下的热流密度的数值。有两种则指在该工况下的热流密度的数值。有两种CHF工况：工况：偏离泡核沸腾（偏离泡核沸腾（DNB型）型）在高热流密度下，沸腾可以由欠热泡核沸腾或低含汽率的在高热流密度下，沸腾可以由欠热泡核沸腾或低含汽率的饱和泡核沸腾直接进入膜态沸腾（欠热或饱和膜态沸腾），饱和泡核沸腾直接进入膜态沸腾（欠热或饱和膜态沸腾），这种由泡核沸腾直接向膜态沸腾的转变叫偏离泡核沸腾这种由泡核沸腾直接向膜态沸腾的转变叫偏离泡核沸腾（Departure from Nucleate Boiling）。它可以分欠热的）。它可以分欠热的DNB和饱和的和饱和的DNB。DNB机理的特点是在壁面上形成蒸汽机理的特点是在壁面上形成蒸汽膜覆盖壁面，使液体不能接触壁面，从而使传热恶化，造膜覆盖壁面，使液体不能接触壁面，从而使传热恶化，造成壁温急剧升高。一般说来，成壁温急剧升高。一般说来，DNB发生时壁温跃升是如此发生时壁温跃升是如此之高，以至于可能使壁面立刻烧毁。之高，以至于可能使壁面立刻烧毁。中中 国国 实实 验验 快快 堆堆干涸或蒸干（干涸或蒸干（Dryout）在低热流密度和高含汽率的环状流动区，附在低热流密度和高含汽率的环状流动区，附壁液膜会因蒸干或撕破等原因而消失，从而壁液膜会因蒸干或撕破等原因而消失，从而导致壁面干涸。干涸发生时，由于蒸汽流速导致壁面干涸。干涸发生时，由于蒸汽流速较高，其传热能力并不太低，因而壁温上升较高，其传热能力并不太低，因而壁温上升不很剧烈，一般不会使壁面立刻烧毁。不很剧烈，一般不会使壁面立刻烧毁。中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1.6.1棒束通道的临界热流密度（棒束通道的临界热流密度（CHF）关系式）关系式中中 国国 实实 验验 快快 堆堆A 单通道单通道CHF关系式推广用于棒束关系式推广用于棒束中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆B 由棒束临界热流密度实验数据整理的由棒束临界热流密度实验数据整理的CHF关系关系式式中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1.6.2影响临界热流密度的主要参量和因素影响临界热流密度的主要参量和因素中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆中中 国国 实实 验验 快快 堆堆1.7蒸干后的传热（蒸干后的传热（Post Dryout）