1、反應(yīng)堆熱工水力第一章1、壓水堆重要參數(shù)：（1）壓力（MPa : 一回路工作壓力15.5MPa（2）溫度（C）:冷卻劑進(jìn)口溫度296.4 ,冷卻劑出口溫度 327.6，慢化劑平均溫度310（3）燃料（UO）:濃縮度 1.8%-2.4%第二章1、裂變能分布:來源能量/MeV射程釋熱地點(diǎn)裂變碎片的動(dòng)能168約 0.01mm在燃料元件內(nèi)蝌 發(fā)裂變中子的動(dòng)能5中大部分在慢化劑內(nèi)瞬發(fā)丫射線的能量7長堆內(nèi)各處裂變裂交產(chǎn)物暴變的3射線764G大部分在燃料元件內(nèi)，發(fā)能長小部分在慢化劑內(nèi)裂艾產(chǎn)物技艾的 丫射線堆內(nèi)各處過剩中瞬子引起發(fā)過剩中子引起的非裂變的（n,和反應(yīng)加（n, 丫）反應(yīng)產(chǎn)約7有長有短堆內(nèi)各處丫）反緩

2、物的6衰艾和丫衰艾能應(yīng)發(fā)總計(jì)約200注：只有很少一部分裂變碎片會(huì)穿入包殼內(nèi)，但不會(huì)穿透包殼;在壓水動(dòng)力堆的設(shè)計(jì)中， 通常取燃料元件的釋熱量占總釋熱量的97.4%,而在沸水堆中取燃料元件的釋熱量占堆總釋熱量的96%2、功率影響因素：（1）燃料布置（2）控制棒（3）水隙及空泡：水隙會(huì)引起附加慢化作用，使該處中子通量上升，因而使水隙周圍 元件的功率升高，從而增大了功率分布的不均勻程度。3、控制棒中的熱源：吸收堆芯 丫輻射以及吸收控制棒本身因（n, “）或（n, 丫）反 應(yīng)所產(chǎn)生熱量的全部或一部分。4、慢化劑中的熱源：慢化劑中所產(chǎn)生的熱量主要是裂變中子的慢化、吸收裂變產(chǎn)物放出的3粒子的一部分能量、吸收

3、各種丫射線的能量。5、結(jié)構(gòu)材料的熱源：幾乎完全是吸收來自堆芯的各種丫輻射。6、停堆后功率：反應(yīng)堆停堆后，其功率并不是立刻降為零，而是按照一個(gè)負(fù)的周期迅 速地衰減，周期的長短最終取決于壽命最長的放射緩發(fā)中子的裂變核群的半衰期。當(dāng)反應(yīng)堆由于事故或正常停堆后， 堆內(nèi)自持的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)雖然隨即終止，但還有熱量不斷地從芯塊通過包殼傳入冷卻劑中。這些熱量一部分來自燃料棒內(nèi)儲(chǔ)存的顯熱，熱量的另外兩個(gè)來源是剩余中子引起的裂 變和裂變產(chǎn)物的衰變及中子俘獲產(chǎn)物的衰變。因此，在反應(yīng)堆停堆后，還必須采取一定的措施對(duì)堆芯繼續(xù)進(jìn)行冷卻，以便排除這些 熱量防止損壞燃料元件。7、衰變功率：裂變產(chǎn)物的放射性衰變和中子俘獲產(chǎn)物的

4、放射性衰變所產(chǎn)生的能量。第三章1、熱傳導(dǎo)微分方程:、2 qv 1 ；:t -t =k otqv-體積釋熱率(W/m3)k 熱導(dǎo)率(W/(m oC)a= R /( Cp)2、圓柱體燃料元件芯塊溫度場: 忽略軸向?qū)?，可以推得：d t1 dtqv2 二 0drr dr1-u或者由物理意義，可以寫出（中心溫度變化率為零）：最后可以解得:toqv,q, ql :體積釋熱率,3、平板形燃料元件芯塊溫度場: 忽略軸向?qū)?，可以推得：d2tdx2最后可以解得:dt =朱二r2H dr_ ru _1_ q c _ ql /2u4二、表面熱流密度，線功率qvto -tu Fv2、，-平板半厚度4、平板形包殼溫度

5、場: 由傅里葉定律有：dtdx解得:tci - tcs = cc csc,-c6c -包殼厚度5、圓壁形包殼溫度場： 由傅里葉定律有：dtQ = - c2二rL 一dr最后解得：+ + Q r rcsqi , rcsqi , dcstci -tcs =in =in =in 2二%L rci 2 二屋rci2二院dci6、單相對(duì)流換熱公式：Q = hF f g -膜溫差7、強(qiáng)迫對(duì)流換熱：圓形通道內(nèi)強(qiáng)迫對(duì)流換熱公式D-B公式：Nu =0.023Re0.8 Prn D、d dRe =JcpPr =pa Nul九-靜止流體導(dǎo)熱系數(shù)n-加熱取0.4,冷卻取0.3d -管道直徑和特征長度8、沸騰曲線(參考

6、書P37圖3-9)壁面過熱度tw -ts(飽和溫度)=Nsat和熱流密度的關(guān)系曲線稱為沸騰曲線。(1)自然對(duì)流區(qū)(2)核態(tài)沸騰區(qū)：從產(chǎn)生氣泡的沸騰起始點(diǎn)( ONB開始，由于壁面生成氣泡和氣泡脫 離壁面的強(qiáng)烈擾動(dòng)， 對(duì)流系數(shù)大大增加， 熱流密度迅速上升， 但壁面溫度變化不大，直到熱 流密度達(dá)到最大值為止，此點(diǎn)稱為燒毀點(diǎn)，該點(diǎn)熱流密度被稱為臨界熱流密度。(3)過渡沸騰區(qū)：從燒毀點(diǎn)開始，由于氣泡連成一片，形成蒸汽膜覆蓋在受熱面上，熱阻上升，熱流密度下降，但壁面溫度一直上升，直至熱流密度達(dá)到最小值，該點(diǎn)稱為萊登弗羅斯特點(diǎn)。(4)膜態(tài)沸騰區(qū)：熱流密度隨壁面溫度上升9、沸騰臨界沸騰臨界的特點(diǎn)是由于沸騰機(jī)理

7、的變化引起的換熱系數(shù)的陡降，導(dǎo)致受熱面的溫度驟 升，達(dá)到臨界沸騰的熱流密度稱為臨界熱流密度。沸騰臨界按工況分為兩種情況：(1)過冷或低含氣量的沸騰臨界：由于受熱面上逸出的氣泡數(shù)量太多，以至阻礙了液體的補(bǔ)充，于是在加熱面上形成一個(gè)蒸汽隔熱層，從而使傳熱性能惡化，加熱面的溫度驟升。這一物理現(xiàn)象被稱為沸騰臨界。(2)高含汽量下的沸騰臨界：在高含汽量下，當(dāng)冷卻劑的流型為環(huán)狀流時(shí)，如果由于沸騰而產(chǎn)生過分強(qiáng)烈的汽化，液體層就會(huì)被破壞，從而導(dǎo)致沸騰臨界，這種現(xiàn)象被稱為燒干。10、包殼作用(1)包覆核燃料使之不受冷卻劑的化學(xué)腐蝕和機(jī)械侵蝕；(2)作為放射性裂變產(chǎn)物的第一道安全屏障包容裂變氣體和其他裂變產(chǎn)物，防

8、止它們擴(kuò)散到冷卻劑中；11、燃料元件溫度分布參考書P53-P57有推導(dǎo)，參考圖也需記住12、積分導(dǎo)熱率：Ku (t)dt13、熱屏蔽：熱屏蔽位于堆芯和壓力殼之間，其功用在于吸收來自堆芯的強(qiáng)輻射(丫輻射和中子流)，使壓力殼和生物屏蔽所受輻射不超過允許值。第四章1、單相流體流動(dòng)壓降:P = P1 - P2 = Pel Pa ：Pt ：Pcp1、p2 -截面1和截面2處的靜壓力pel、Apa、Apt、Apc -提升壓降、加速壓降、摩擦壓降、局部壓降2、提升壓降：提升壓降取決于截面的垂直高度和密度，計(jì)算式如下:Z2Pei -gsinxILZ13、摩擦壓降：計(jì)算單相流的摩擦壓降，普遍采用Pel =%-乙

9、）darcy公式：f L ：V2Pt = f 二一丁De 2L-通道長度De -當(dāng)量直徑 -沿程阻力系數(shù)(1)圓形通道Re2320的層流流動(dòng)時(shí)，有:Re2300Re10 5的湍流流動(dòng)時(shí)，有McAdam關(guān)系式：f =Blausius 關(guān)系式：f=0.1840.2Re0.0790725Re（2）非圓形通道 普遍關(guān)系式為：f上Re取值參考莫迪圖4、加速壓降V2Pa = V ：VdV代入PV =G （質(zhì)量流密度），可推得:2 11八 2- Pa =G(V2 -V1)=G (- -)=G ( 2 - 1)： 2:15、局部壓降經(jīng)驗(yàn)公式為：Pc = K：V2K :經(jīng)驗(yàn)系數(shù)截面突然擴(kuò)大情況V2 2 ： V1

10、A1 2 M甲”(1一？三=(1 一箱26、基本流型：（1）泡狀流；（2）彈狀流；（3）環(huán)狀流；（4）滴狀流7、兩相流基本參數(shù)：（1）含汽量：a、靜態(tài)含汽量xe:一汽液混合物內(nèi)蒸汽的質(zhì) 量xe二汽液混合物的總質(zhì)量b、流動(dòng)含汽量x :蒸汽的質(zhì)量流量x 二 -汽液混合物的總質(zhì)量流量c、平衡態(tài)含汽量xe:(h -hfs)xe 二 hh fghfs 飽和水比焰hfg 汽化潛熱g注：平衡態(tài)含汽態(tài)可以為負(fù)，可以大于1,而前兩者則不可以8、空泡份額a :UgCL =Ug UfU -流體體積對(duì)于環(huán)狀流，有:AfAg9、滑速比S:VVf10、含汽量、空泡份額和滑速比間的關(guān)系11、兩相流壓降模型(1)均勻流模型：

11、假設(shè)兩相均勻混合，把兩相流動(dòng)看作為某一個(gè)具有假想物性的單相 流動(dòng)，該假想物性與每一個(gè)相的流體的特性有關(guān)。(2)分離流模型：假設(shè)兩相完全分開，把兩相流動(dòng)看作為各相分開的單獨(dú)的流動(dòng)，并 考慮相間的作用。12、均勻流模型壓降表達(dá)式前提：(1)汽相和液相的流速相等(S=1);(2)兩相間處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)；(3)使用規(guī)定得恰當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)?zāi)Σ料禂?shù)。13、分離流模型壓降表達(dá)式前提：(1)汽相和液相的流速不相等；(2)相間處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)；(3)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式或簡化的概念建立兩相摩擦壓降倍數(shù)和空泡份額的具體表達(dá)式。14、孔板的作用：孔板可以用來測(cè)量兩相流量，汽液混合物的含汽量?？装宓慕Y(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，可以用

12、來解決熱力設(shè)備設(shè)計(jì)中的穩(wěn)定性和均勻性等問題。15、自然循環(huán)：自然循環(huán)是指在閉合回路內(nèi)依靠熱段(上行段)和冷段(下行段)中的 流體密度差所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)壓頭來實(shí)現(xiàn)的流動(dòng)循環(huán)。對(duì)于反應(yīng)堆系統(tǒng)來說，如果堆芯結(jié)構(gòu)和管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)得合理，就能夠利用這種驅(qū)動(dòng)壓 頭推動(dòng)冷卻劑在一回路中循環(huán)，并帶出堆內(nèi)產(chǎn)生的熱量(裂變熱或衰變熱)。16、驅(qū)動(dòng)壓頭:Lpd - p pel, i - (._1P f,i - pc, i )17、有效壓頭：克服上升段壓力損失后的剩余驅(qū)動(dòng)壓頭。18、自然循環(huán)中斷原因：驅(qū)動(dòng)壓頭不足以克服回路內(nèi)上升段和下降段的壓力損失：(1)上升段和下降段的摩擦壓降和局部壓降太大，因此需要設(shè)法減小這些壓降，例

13、如 采用管徑稍大的管子，盡量減小各種局部壓降的阻力件等等；(2)驅(qū)動(dòng)壓頭太小，即由于上升段(熱段)和下降段(冷段)之間流體的密度差不夠 大，在核電廠中還可能由于蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的冷卻能力過強(qiáng)，反而會(huì)使一回路的自然循環(huán)能力減小以致中斷。(3)自然循環(huán)必須是在一個(gè)流體連續(xù)流動(dòng)的回路(或容器)中進(jìn)行，如果中間被隔斷，就不能形成自然循環(huán)，例如在堆芯中產(chǎn)生了汽體， 并積存在壓力殼的上腔室， 使熱段出水管 裸露出水面，不能形成一個(gè)流通回路。19、臨界流(阻塞流)：當(dāng)流體自系統(tǒng)中流出的速率不再受下游壓力下降的影響時(shí)，這 種流動(dòng)就稱為臨界流或阻塞流，對(duì)于單相流也稱聲速流，此時(shí)出口處的流量達(dá)到最大值。20、單相

14、流體的臨界條件：(1)臨界界面的流速等于聲速；(2)臨界截面的上游流動(dòng)不受下游壓力下降的影響。21、短通道臨界流公式：(1)孔板(可認(rèn)為 L/D=0):G =0.61,2：(p。-Pb)p0 :初始?jí)毫b:背壓(2)短通道(0L/D0);（2）由于產(chǎn)生沸騰，汽水混合物體積膨脹流速增加，從而使壓降反而隨流量的減少而增加（空曳0）。（參考書 P135圖4-31 ）W25、流量漂移穩(wěn)定性準(zhǔn)則二Pd ： Pt c0三W W即驅(qū)動(dòng)壓頭隨流量的增加速度不能超過摩擦壓降的增加速度。當(dāng)驅(qū)動(dòng)壓頭是給定的時(shí)(即不隨流量變化)，至 A0區(qū)段上流動(dòng)是穩(wěn)定的， 里 ( 0WW區(qū)段上則相反。26、防止流量漂移的措施：(

15、1)不要使系統(tǒng)在 至 0區(qū)段內(nèi)運(yùn)行，如必須的話，則采用大流量下壓頭會(huì)大大降W低的水泵，以滿足穩(wěn)定性準(zhǔn)則；(2)消除上邑0區(qū)段，主要方法有：Wa、在進(jìn)口通道加裝節(jié)流件，增大進(jìn)口局部阻力；b、選取合理的系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)運(yùn)行壓力越高，兩相比體積相差越小，流動(dòng)就越穩(wěn)定。27 、管間脈動(dòng)：汽水流量發(fā)生周期性變化28 、管間脈動(dòng)影響因素：(1)壓力：壓力越高，脈動(dòng)可能性越??；(2)出口含汽量：出口含汽量越小，流動(dòng)越穩(wěn)定；(3)熱流密度：熱流密度越小，脈動(dòng)可能性越??；(4)流速：進(jìn)口流速越大，可以減輕或避免管間脈動(dòng)。29、管間脈動(dòng)消除方法：(1)調(diào)節(jié)與以上因素有關(guān)的參數(shù)；(2)在加熱段的進(jìn)口加裝節(jié)流件，提高進(jìn)

16、口阻力。第五章1、熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：在設(shè)計(jì)反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)時(shí)，為了保證反應(yīng)堆運(yùn)行安全可靠，針對(duì)不 同的堆型，預(yù)先規(guī)定了熱工設(shè)計(jì)必須遵守的要求，這些要求通常就稱為堆的熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。2、壓水動(dòng)力堆穩(wěn)態(tài)熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：(1)燃料元件芯塊內(nèi)最高溫度應(yīng)低于其相應(yīng)燃耗下的熔化溫度。(2)燃料元件外表面不允許發(fā)生沸騰臨界。限制條件為臨界熱流密度比(DNBR ,定義式為：利用專門公式計(jì)算得到 的堆內(nèi)某處的臨界熱流 密度DN RR =一該處的實(shí)際熱流密度DNB比,在整個(gè)堆芯內(nèi)DNBR勺最小值稱為最小臨界熱流密度比或最小偏離核態(tài)或最小用 MDNBR!示。(3)必須保證正常運(yùn)行工況下燃料元件和堆內(nèi)構(gòu)件能得到充分冷卻，在事故

17、工況下能 提供足夠的冷卻劑以排除堆芯余熱。(4)在穩(wěn)態(tài)額定工況和可預(yù)計(jì)的瞬態(tài)運(yùn)行工況中，不發(fā)生流動(dòng)不穩(wěn)定性。3、流量分配不均勻原因：(1)壓降不同：進(jìn)入下腔室的冷卻劑流，不可避免地形成大大小小的渦流區(qū)，從而有可能造成各冷卻劑通道進(jìn)口處的靜壓力各不相同;(2)設(shè)計(jì)幾何參數(shù)不同：各冷卻劑通道在堆芯或燃料組件中所處的位置不同，其流通截面的幾何形狀和大小也就不可能完全一樣；(3)工程誤差：燃料元件和燃料組件的制造、安裝的偏差，會(huì)引起冷卻劑通道流通截面的幾何形狀和大小偏離設(shè)計(jì)值；(4)功率分布不均勻：各冷卻劑通道中的釋熱量不同，引起各通道內(nèi)冷卻劑的溫度、 熱物性以及含汽量也各不相同，從而導(dǎo)致各通道中的流

18、動(dòng)阻力產(chǎn)生顯著的差別。4、交混：對(duì)于開式(即無盒壁組件)冷卻劑通道，相鄰?fù)ǖ览鋮s劑間在流動(dòng)過程中存 在著橫向的質(zhì)量、動(dòng)量和能量的交換，這種橫向的交換又常統(tǒng)稱為交混。5、熱管：在堆芯內(nèi)各并行的通道中存在著某一積分功率輸出最大的冷卻劑通道，這種 積分功率輸出最大的冷卻劑通道通常稱為熱管。6、熱點(diǎn)：在堆芯內(nèi)還存在著某一燃料元件表面熱流密度最大的點(diǎn)，這種點(diǎn)通常就稱為 熱點(diǎn)。7、熱管因子和熱點(diǎn)因子：在熱工水力設(shè)計(jì)中，一般把某一熱工參數(shù)的最大值偏離平均 值的程度稱為 熱管因子或熱點(diǎn)因子。如果這個(gè)因子已知， 將它乘平均熱工參數(shù)， 就可以得到 某一熱工參數(shù)的最大值。8、核熱管因子和核熱點(diǎn)因子：由于核方面(例如

19、中子通量分布不均勻)產(chǎn)生的不均勻 性。定義式：(1)核熱點(diǎn)因子：FN 堆芯名義最大熱流密度qn,maxq二堆芯平均熱流密度二人(2)核熱管因子：N堆芯名義最大焰升 _&H n,maxF H二堆芯平均一升一而9、工程熱管因子和核熱點(diǎn)因子：由于堆芯的燃料及構(gòu)件的加工和安裝誤差造成的功率 分布不均勻性。定義式：(1)工程熱點(diǎn)因子：lE堆芯熱點(diǎn)最大熱流密度qmaxF 二：二 q 堆芯名義最大熱流密度 qn,max(2)核熱管因子：FE二堆芯最大一升 _ A%H 一堆芯名義最大始開.Hnmax10、降低熱點(diǎn)因子和熱管因子的途徑：(1)核方面堆芯四周設(shè)置反射層；在堆芯徑向，燃料采用分區(qū)裝載，在堆芯不同區(qū)域

20、，裝載不同富集度的燃料；固體可燃毒物的適當(dāng)布置；控制棒分組及棒位的合理確定也會(huì)降低熱管因子值。(2)工程方面主要是合理控制有關(guān)部件的加工、安裝誤差；改善反應(yīng)堆下腔室的冷卻劑流量分配不均勻性；加強(qiáng)堆芯內(nèi)冷卻劑通道之間的流體橫向交混；進(jìn)行結(jié)構(gòu)和水力模擬實(shí)驗(yàn)，改善下腔室冷卻劑流量的分配不均勻性。11、最小燒毀比MDNBR核反應(yīng)堆工程 P291圖6-212、熱管因子和熱點(diǎn)因子計(jì)算方法(1)乘積法：把所有工程偏差看成是非隨機(jī)性質(zhì)的，保守地采用將各個(gè)工程偏差值相 乘的方法。(2)混合法：將工程偏差分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，前者按乘積法進(jìn)行處理，后者按 誤差規(guī)律分布規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，兩者最后相乘。相對(duì)誤差傳遞公式

21、：m n pq q2q3Q - rs-q，q5222二m；%1*二Q 二 一 二.- -Q . qq2q5F =1 3-Q13、臨界熱流密度影響因素：(1)冷卻劑工作壓力；(2)冷卻劑質(zhì)量流量；(3)冷卻劑比烙；(4)進(jìn)口欠熱度；(5)流動(dòng)表面粗糙度；(6)入口段長度；14、W-3公式修正：(1)軸向熱流密度非均勻修正；(2)冷壁效應(yīng)的修正；(3)定位架的修正。15、提高核電廠經(jīng)濟(jì)性方法：(1)提高動(dòng)力循環(huán)效率；(2)提高堆芯功率密度；(3)提高堆芯燃料的燃耗深度；(4)減少單位功率的核燃料費(fèi)用；(5)降低廠用電。16、提高動(dòng)力循環(huán)效率方法：(1)提高冷卻劑工作壓力；(2)提高冷卻劑流量；(3)適當(dāng)選定堆芯工作溫度。第八早1、三道屏障：(1)燃料包殼；(2) 一回路壓力邊界：主管道、一回路設(shè)備和輔助管道的外殼；(3)安全殼：防止一回路的放射性物質(zhì)外泄。2、四類電廠工況(1)正常