【正文】 試求燃料元件軸向z=650mm處的燃料中心溫度。元件兩邊用 40℃ 水冷卻，放熱系數(shù) ，試求元件在穩(wěn)態(tài)下的徑向溫度分布。堆芯內(nèi)裝有 10000根燃料元件，最大的熱中子通量 ，慢化劑的平均溫度為 260℃ ，燃料芯塊的直徑為 15mm，堆芯高度 ，試計(jì)算堆芯的總釋熱率。 32: 試推導(dǎo)半徑為 R，高度為 H，包含 n根垂直燃料元件的圓柱形堆芯的總釋熱率 的方程。 ? 常用的固體核燃料有哪些？二氧化鈾作為核燃料有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ ? 反應(yīng)堆對冷卻劑的要求是什么？水作為冷卻劑，有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ ? 選擇反應(yīng)堆包殼材料時(shí)，必須綜合考慮哪些因素？有哪些常用的包殼材料？ 作業(yè)講解 Reactor Thermal Hydraulics 66 作業(yè) ? 31: 試計(jì)算堆芯內(nèi)中子通量為 中子 /（厘米秒）處燃料元件內(nèi)的體積釋熱率。 ? 某蒸汽朗肯循環(huán)的初溫 =380℃ ，初壓 =，背壓 =，若汽輪機(jī)相對內(nèi)效率為 ，求循環(huán)熱效率、循環(huán)凈功及汽耗率（忽略水泵功）。若將效率提高到 50%，則高溫?zé)嵩吹臏囟刃杼岣邘锥?? ? 一熱機(jī)工作于 50℃ 與 250℃ 之間，在一個(gè)可逆循環(huán)中對外輸出的凈功為 。 作業(yè)講解 Reactor Thermal Hydraulics 63 ?質(zhì)量流量為 1/3噸 /小時(shí)的冷卻劑，流經(jīng)堆芯時(shí)吸收熱量 Q=35000W，冷卻劑進(jìn)口焓為 1226千焦 /千克，對應(yīng)壓力下的飽和水焓為 1366千焦/千克，飽和蒸汽焓為 3232千焦 /千克，試求冷卻劑出口焓和出口處的質(zhì)量含汽率。汽輪機(jī)出口處真空表上讀數(shù)是 ，當(dāng)場大氣壓是 760mmHg，出口處蒸汽的焓是 2248kJ/kg，汽輪機(jī)對環(huán)境的散熱為 。若使這車間溫度保持不變，問每小時(shí)需要加入多少熱量？ 作業(yè)講解 Reactor Thermal Hydraulics 62 ? 某蒸汽動力廠中，鍋爐以 40噸 /小時(shí)的蒸汽供入汽輪機(jī)。 Reactor Thermal Hydraulics 61 ?在冬季，工廠某車間每一小時(shí)經(jīng)過墻壁和玻璃等處損失熱量 700,000kcal，車間各工作機(jī)器消耗的動力為 500馬力，且全部動力變成了熱能。 ? 簡述熱力學(xué)第一定律和第二定律的基本內(nèi)容。這就是所謂積分熱導(dǎo)率的概念。但對 ku小的燃料，例如現(xiàn)代大型壓水堆常用的 UO2燃料，不僅 ku小且其值隨燃料的溫度變化較大，如果用算術(shù)平均溫度下的 ku值計(jì)算燃料芯塊中心溫度，則將會帶來較大的誤差，因而必須考慮 ku值隨燃料溫度的變化?！?）； ? ρ——冷卻劑的密度，千克／米 3； ? V——冷卻劑的流速，米／秒； ? Af——冷卻劑的流通截面積，米 2； ? △ hf(z)——從冷卻劑通道進(jìn)口至位置ｚ處的冷卻劑焓升，焦／千克； ? △ tf(z)——從冷卻劑通道進(jìn)口至堆芯位置ｚ處冷卻劑的溫升（ ℃ ），即 ( ) ( ) ( ) ( )p f f p f fQ z W C t z A V C t z W h z?? ? ? ? ? ?? t z t z t Q zWCf f f inp( ) ( ) ( ),? ? ?Reactor Thermal Hydraulics 58 積分熱導(dǎo)率 ? 上面我們討論的導(dǎo)熱問題，均認(rèn)為燃料芯塊的熱導(dǎo)率 ku為常數(shù)，然而 ku一般都與溫度有關(guān)。 t0 tu tci tw tf ru d芯塊表面 ?包殼內(nèi)表面 Reactor Thermal Hydraulics 55 t0 = tf + ?tu + ?tg + ?tw + ?tf qvru2 ql ?tu = t0 ? tu = ?? = ?? 4k u 4?ku qs,g ql ?tg =tutci= ?? = ???? αg ? duαg ? qs ?ql ?tw=tcitw = ?? = ??? k w ? dw kw qs,f ql ?tf = tw? tf= ?? = ??? α ? d α 1 1 ? 1 t0 (z) = tf (z)+ ql(z) ( ?? + ?? + ??? + ?? ) 4?k u ? duαg ?kwdw ?dα 棒狀元件的傳熱計(jì)算 Reactor Thermal Hydraulics 56 棒狀元件的傳熱計(jì)算 圓筒壁包殼，氣隙影響采用接觸導(dǎo)熱模型 2 01142wfu u c i c i wvugu w w c sugttt t t t t tQ q r lk l d k l r ld k l???? ? ? ???? ? ?? ? ? ? ?2 01 1 1ln422wfu u c i c i wl s v ucsu u g c sciwttt t t t t tQ q l q F q r lrk l d l r lrkl?? ? ? ? ???? ? ?? ? ? ? ? ? ???????包殼近似平板，氣隙影響采用氣體導(dǎo)熱模型 Reactor Thermal Hydraulics 57 冷卻劑的輸熱過程 ? 輸熱過程指的是，當(dāng)冷卻劑流過堆芯時(shí)，將堆內(nèi)裂變過程中所釋放的熱量帶出堆外這樣一個(gè)過程?？梢詫懗? 在包殼內(nèi)的一維穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源導(dǎo)熱方程（拉普拉斯方程） ? ?2 2 0dT s x s cdx ? ? ? ?將上式積分兩次得： ? ?12T x C x C??利用邊界條件確定積分常數(shù) C1和 C2： 12uwuxscuwwx s cuTTCTTcTTTTC s Tc??????????????? ?? ? ?? ????于是板狀燃料元件包殼內(nèi)的溫度分布函數(shù)為： ? ? ? ? ? ?u u wxsT x T T T s x s cc?? ? ? ? ? ?通過 x=s+c處表面積 A上單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)出的總熱量 Q可根據(jù)傅里葉定律求得： ? ?3u w u w u wc w wx s c wwT T T T T TdTQ k F k Fcd x c RkF??? ? ?? ? ? ? ?燃料元件的傳熱計(jì)算 Reactor Thermal Hydraulics 50 由于包殼內(nèi)無熱源，故在穩(wěn)態(tài)時(shí)由燃料導(dǎo)入包殼的熱 流與包殼外表面?zhèn)鹘o冷卻劑的相等，即 Qs =Qc ， 如果忽 略燃料與包殼間的熱阻，則合并（ 2）與（ 3）式可 得： ? ?00242u u w ws F wuwT T T T T TQ k F k Fscsck F k F? ? ?? ? ??燃料元件的傳熱計(jì)算 Reactor Thermal Hydraulics 51 三、包殼內(nèi)的導(dǎo)熱及溫度分布 假設(shè)包殼厚度為 c（見圖 ），熱導(dǎo)率為 kw，包殼內(nèi)沒有釋熱，即 q