【正文】 式，而是流體流過(guò)另一固體表面時(shí)對(duì)流和導(dǎo)熱聯(lián)合起作用的熱量傳遞，稱為對(duì)流換熱 。 ?流體流過(guò)固體表面，當(dāng)流體和固體溫度不同時(shí)，它們之間必然會(huì)發(fā)生熱量傳遞。緊貼固體表壁處總有一薄層流體作層流流動(dòng)，其中垂直于壁面的方向上僅有分子能量的傳遞，即只存在導(dǎo)熱，而層流薄層以外的區(qū)域，熱量的傳遞主要依靠對(duì)流 。 《 核安全綜合知識(shí) 》 2．對(duì)流和對(duì)流換熱 ?對(duì)流換熱的基本計(jì)算式為牛頓冷卻公式： 其中， F為與流體接觸的壁面面積， m2； Tw是固體的壁面溫度； Tb是流體的平均溫度； h是對(duì)流換熱系數(shù)，單位為 W/（ m2℃ ） ?求解對(duì)流換熱問(wèn)題，關(guān)鍵是求出對(duì)流換熱系數(shù) h，而它與許多因素有關(guān)，一般只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出各種特定條件下適用的計(jì)算表達(dá)式 wb()q hF T T??《 核安全綜合知識(shí) 》 2．對(duì)流和對(duì)流換熱 ?影響對(duì)流換熱的因素有五個(gè)方面： （ 1） 流體流動(dòng)的原因 : 強(qiáng)迫 、 自然 （ 2） 流體的流態(tài)：層流 、 紊流 （ 3） 流體有無(wú)相變發(fā)生：沸騰 、 凝結(jié) 、 兩相流 （ 4） 流體的物理性質(zhì)：流體工質(zhì) （ 5） 換熱面的幾何因素：尺寸 、 形狀 、 換熱表面 《 核安全綜合知識(shí) 》 3. 熱輻射 ?一切物體都有輻射粒子 （ 光子 ） 的能力 ， 輻射粒子具有的能量稱為輻射能 。 物體通過(guò)電磁波來(lái)傳遞能量的方式稱為輻射 。 物體會(huì)因各種原因發(fā)出輻射能 ， 其中因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象就是熱輻射 。 ?自然界中各個(gè)物體都不停地向空間發(fā)出熱輻射 ， 同時(shí)又不斷地吸收其他物體發(fā)出的熱輻射 。 輻射與吸收過(guò)程的綜合結(jié)果就造成了以輻射方式進(jìn)行的物體間的熱量傳遞 ， 這就是輻射換熱 。 ?熱輻射可以在真空中傳播 ， 而導(dǎo)熱和對(duì)流換熱這兩種熱傳遞方式只能在有物質(zhì)存在的條件下才能實(shí)現(xiàn) 。 另一個(gè)特點(diǎn)是輻射換熱不僅產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移 ， 而且還伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)化 ， 即發(fā)射時(shí)從熱能轉(zhuǎn)換成輻射能 ， 而被吸收時(shí)又從輻射能轉(zhuǎn)換為熱能 。 《 核安全綜合知識(shí) 》 3. 熱輻射 ?一種稱做絕對(duì)黑體 （ 簡(jiǎn)稱黑體 ） 的理想物體在同溫度的物體中具有最大的輻射本領(lǐng)和吸收本領(lǐng) 。 ?黑體在單位時(shí)間內(nèi)向所有方向輻射出的熱量稱為輻射能力 E， 它可按下式計(jì)算： 其中， F為物體的輻射表面積， m2； σ0為黑體輻射常數(shù)，其值為 108 W/(m2K 4)； T為表面的熱力學(xué)溫度， K。 ?實(shí)際物體的輻射能力小于同溫度下黑體的值，上式修改為： ε稱為該物體的發(fā)射率 ， 與物體的種類及表面狀態(tài)有關(guān) ， 其值總是小于 1 。 ?在壓水堆穩(wěn)態(tài)工況下 ， 堆內(nèi)的溫度不是很高 ， 輻射換熱量相對(duì)于導(dǎo)熱和對(duì)流小得多 ， 一般可以忽略不計(jì) 。 但在事故工況下 ， 堆內(nèi)可達(dá)到相當(dāng)高的溫度 ， 就要考慮熱輻射的作用了 。 40E FT?? 40E FT???《 核安全綜合知識(shí) 》 三、單相流體的對(duì)流換熱 ?在核動(dòng)力廠的許多系統(tǒng)中，如反應(yīng)堆堆芯的燃料棒束通道中以及蒸汽發(fā)生器或凝汽器的傳熱管內(nèi)，水與壁面之間的傳熱都是單相流體的強(qiáng)迫對(duì)流換熱。 《 核安全綜合知識(shí) 》 四、沸騰傳熱 1. 沸騰傳熱概述 ?沸騰傳熱通常是最有效的傳熱機(jī)理，在壓水堆中它存在于蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器的電加熱器表面等傳熱設(shè)備之中。 ?壓水堆正常運(yùn)行時(shí)，在設(shè)計(jì)上允許包殼表面的溫度超過(guò)冷卻劑飽和溫度，即允許包殼表面局部沸騰，這樣的局部沸騰不一定導(dǎo)致冷卻劑體積沸騰，包殼表面有小氣泡形成，但它一離開表面就很快消失。這種沸騰稱為欠熱沸騰。在反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)出現(xiàn)破口而突然卸壓時(shí)，堆芯中會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的沸騰工況。 ?沸騰可以分為池式沸騰和流動(dòng)沸騰。池式沸騰就是流體在一個(gè)大容積的容器內(nèi)被加熱實(shí)現(xiàn)的沸騰。流動(dòng)沸騰是液體流過(guò)傳熱面時(shí)產(chǎn)生的沸騰。在沸水堆的堆芯和蒸汽發(fā)生器傳熱管二次側(cè)出現(xiàn)的都是流動(dòng)沸騰，穩(wěn)壓器中則是池式沸騰。 《 核安全綜合知識(shí) 》 2. 池式沸騰 ?對(duì)于池式沸騰， Nukiyama早在 1934年就對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到了圖 211上所示的沸騰曲線 。 《 核安全綜合知識(shí) 》 3. 流動(dòng)沸騰 ?流動(dòng)沸騰與池式沸騰的區(qū)別在于流體是在流動(dòng)過(guò)程中被加熱的，流體的流動(dòng)可以是自然循環(huán)，也可以是靠泵驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)迫循環(huán)。見(jiàn)圖 212 《 核安全綜合知識(shí) 》 五、沸騰危機(jī) ?由于沸騰機(jī)理的變化引起傳熱系數(shù)陡降，導(dǎo)致傳熱壁面濕度驟然升高的現(xiàn)象稱為沸騰危機(jī)，發(fā)生沸騰危機(jī)時(shí)的熱流密度稱為臨界熱流密度。 ?兩種沸騰危機(jī) : (1)偏離泡核沸騰（ DNB），其機(jī)理是泡核沸騰在熱流密度足夠大時(shí)突然轉(zhuǎn)變成膜態(tài)沸騰，它發(fā)生在含汽率很低或者欠熱的液體中； (2) 干涸（ Dryout），其機(jī)理是環(huán)狀流的液膜由于不斷蒸發(fā)而破裂甚至蒸干，傳熱面由于失去液膜覆蓋而傳熱性能變差，這種沸騰危機(jī)發(fā)生在含汽率很高的環(huán)狀兩相流中。 ?在堆芯中傳熱惡化的危險(xiǎn)主要來(lái)自偏離泡核沸騰，但在一回路大破口失水事故中的堆芯裸露階段，也有可能出現(xiàn)干涸。 《 核安全綜合知識(shí) 》 ?由于下列兩種原因，堆芯中發(fā)生偏離泡核沸騰的后果比發(fā)生干涸時(shí)嚴(yán)重很多： （ 1） 發(fā)生偏離泡核沸騰的必要條件是熱流密度特別大，因而一旦傳熱能力下降時(shí)，傳熱面上熱量的積聚和溫度的升高將是非常迅猛的。而干涸的出現(xiàn)主要決定于流量和含汽率，通常熱流密度并不很高。 （ 2） 在從泡核沸騰轉(zhuǎn)變成膜態(tài)沸騰時(shí)，傳熱系數(shù)降低的幅度很大，這就更加劇了傳熱面（例如包殼）溫度的上升。而干涸發(fā)生后，蒸汽的流速通常很高，而且其中還夾帶著液滴，所以發(fā)生干涸時(shí)傳熱系數(shù)降低的幅度較小。 《 核安全綜合知識(shí) 》 六、臨界熱流密度和偏離泡核沸騰比 ?燃料元件表面如果出現(xiàn)了偏離泡核沸騰工況，包殼溫度上升很快，這時(shí)鋯合金的機(jī)械特性、化學(xué)特性都急劇惡化，致使燃料元件發(fā)生破損，所以有時(shí)把這種工況稱做“燒毀”。發(fā)生偏離泡核沸騰時(shí)熱流密度的成為臨界熱流密度記作 qDNB。 ?qDNB的大小主要受下列因素影響： （ 1） 質(zhì)量流速。流速大，流體的擾動(dòng)強(qiáng)，加熱面上難以形成穩(wěn)定的汽膜，因而使 qDNB增大； （ 2） 通道進(jìn)口處水的欠熱度。欠熱度越大 qDNB越大； （ 3） 工作壓力。壓力增加會(huì)使飽和溫度上升，因而兩相流中的含汽率減小，這使 qDNB增加； （ 4） 發(fā)生 DNB處冷卻劑的焓。冷卻劑的焓越大，越易產(chǎn)生氣泡，故 qDNB越小； （ 5） 加熱表面的粗糙度。粗糙度大，流體攪動(dòng)加強(qiáng)，使氣泡容易脫離壁面， qDNB有所增大。 《 核安全綜合知識(shí) 》 六、臨界熱流密度和偏離泡核沸騰比 ?qDNB的數(shù)值可以用相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算，所用的公式是從大量的試驗(yàn)結(jié)果綜合出來(lái)的，是半經(jīng)驗(yàn)公式。 ?為了保證反應(yīng)堆的安全，在設(shè)計(jì)中要求燃料元件表面的最大熱流密度小于臨界熱流密度。 ?為定量表達(dá)這個(gè)要求，引入了偏離泡核沸騰比這個(gè)概念，簡(jiǎn)稱 DNBR。 DNBR指通過(guò)計(jì)算得到的燃料元件某點(diǎn)的臨界熱流密度與該點(diǎn)運(yùn)行中實(shí)際的熱流密度的比值，即： ()()()D NBqzD NBR zqz?《 核安全綜合知識(shí) 》 六、臨界熱流密度和偏離泡核沸騰比 ? DNBR（ z）值沿冷卻劑通道是變化的，圖 214示出了熱流密度沿軸向呈余弦分布時(shí) DNBR沿軸向的分布。顯然，某一點(diǎn) DNBR越大，則該點(diǎn)越不易發(fā)生偏離泡核沸騰。曲線上最小值稱為最小 DNBR，記作 DNBRmin或 MDNBR。 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAIT