【正文】 v=0。 αg稱為等效換熱系數(shù) ， 它與間隙大小 、 氣體性質(zhì) 、 芯塊與包殼接觸程度有關(guān) ， 粗略計(jì)算可取 5678 W/m2℃ t0 tu tci tw tf ru 芯塊表面 ?包殼內(nèi)表面 Reactor Thermal Hydraulics 48 因?yàn)榘鼩ず鼙?， 可按平板導(dǎo)熱計(jì)算： ? w ?tw qs = ??? ? ? qs ?ql ? ?tw=tcitw = ?? = ??? k w ? dw ?w 式中 dw為包殼平均直徑 。運(yùn)行一定時(shí)間后，由于芯塊龜裂和腫脹，芯塊與包殼接觸，此時(shí)應(yīng)按接觸熱導(dǎo)處理（ 接觸導(dǎo)熱模型 ）。這就是說(shuō)，棒狀元件的氣隙熱阻是不能忽略的。氣體的熱導(dǎo)率很低，并且隨著燃耗的加深，氣體裂變產(chǎn)物所占的份額將增加，氣隙熱導(dǎo)率將進(jìn)一步降低。軸向長(zhǎng)度為 L，按 上述假設(shè)條件燃料芯塊的導(dǎo)熱屬于有內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。燃料芯塊半徑為 a，熱導(dǎo)率為 ku。由式 ()可以寫(xiě)出在燃料芯塊內(nèi)的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程 (泊松方程 ) ? ? ? ?2 2 0 0 7 . 7 2vuqdT xsd x k? ? ? ?Reactor Thermal Hydraulics 41 燃料元件的傳熱計(jì)算 ()式積分兩次可得 利用邊界條件確定積分常數(shù) C1和 C2 0 1 2 00000,xxdTdx C C TTT????? ? ? ?????于是板狀燃料元件芯塊內(nèi)的溫度分布函數(shù)為： ? ? 20 2 vuqT x T xk??通過(guò) x=s處表面積 A上單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)出的總熱量 qs可根據(jù)傅里葉 定律求得： 20 2vs u u vxs u xsqd T dQ k F k F T x q F sd x d x k? ???? ? ? ? ? ?????燃料表面溫度 20 ( 1 )2vuuqT T sk??根據(jù)（ 1）式可得 Qs的另一表達(dá)式 ? ?0 0 0222u u usuuuT T T T T TQ k FssRkF? ? ?? ? ?2122 vuqT x C x Ck? ? ? ?Reactor Thermal Hydraulics 燃料元件的傳熱計(jì)算 棒狀元件的傳熱及橫截面上的溫度分布 一、假設(shè)條件（與上節(jié)相同） Reactor Thermal Hydraulics 43 二、燃料芯塊內(nèi)的導(dǎo)熱及溫度分布 圖 ，其周圍為冷卻劑。由于燃料芯塊是對(duì)稱的，因此 2222 2 21 vuqT T T Ta x y z k? ? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ?????我們只需處理 x＞ 0的半塊就可以了。坐標(biāo)原點(diǎn)取在 燃料芯塊的中分面上。 不考慮氣隙熱阻。 每一小段芯塊內(nèi)的 k和 qv 為常數(shù)。 例題講解 Reactor Thermal Hydraulics 30 解：水側(cè)換熱熱阻 管壁導(dǎo)熱熱阻 蒸氣凝結(jié)熱阻 冷凝器的總傳熱系數(shù)： 422111 10 /870 0 / m K WW m K??? ? ? ??422211 5 .5 6 1 0 /1 8 0 0 / m K WW m K??? ? ? ??3 621 . 5 1 0 3 . 9 2 1 0 /3 8 3 /m m K WW m K??? ??? ? ? ??24641211 14 80 /11 1. 15 10 3. 92 10 5. 56 10h W m Kk??????? ? ? ?? ? ? ? ???例題講解 Reactor Thermal Hydraulics 31 燃料元件釋熱率的表示方法 1. 體積釋熱率 (功率密度 ) P qv = ????? W ?cm3 n H ?d2 /4 2. 表面熱流密度 P qs = ????? W ?cm2 n H ?d 3. 線功率密度 P ql = ???? W ?cm n H 1 cm3 1 cm2 1 cm ql = πdqs= ?d2 /4 .qv 第二節(jié) 芯塊和包殼的熱傳導(dǎo) 一、反應(yīng)堆熱量的輸出過(guò)程 Reactor Thermal Hydraulics 32 反應(yīng)堆內(nèi)熱量的輸出過(guò)程 ? 堆內(nèi)的熱源來(lái)自核燃料的裂變，要把堆芯裂變產(chǎn)生的熱量輸出到堆外，需要經(jīng)過(guò) 燃料元件內(nèi)的導(dǎo)熱、元件壁面與冷卻劑之間的對(duì)流和冷卻劑將熱量送到堆外的輸熱 等三個(gè)過(guò)程。K)的鋼。K)，管外氟里昂蒸氣凝結(jié)換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) α2=1800 W／ (m2 對(duì)于自然對(duì)流，可以得到如下的準(zhǔn)則方程式： Nu f Gr? ( , Pr )β——流體的體積膨脹系數(shù) Reactor Thermal Hydraulics 23 使用準(zhǔn)則方程注意事項(xiàng) ? （１）定性溫度 ? （２）定性尺寸 ? （３）適用范圍 Reactor Thermal Hydraulics 24 三、熱 輻 射 ? 定義 – 物體通過(guò)電磁波來(lái)傳遞能量的過(guò)程稱輻射，其中因熱的原因而發(fā)出輻射能稱為熱輻射 ? 特點(diǎn) – 當(dāng)兩個(gè)物體被真空隔開(kāi)時(shí)，只有熱輻射一種方式 – 伴有能量形式的轉(zhuǎn)化 Reactor Thermal Hydraulics 25 輻射力計(jì)算 輻射力 ： 單位時(shí)間、單位表面積向半球空間所有方向發(fā)射的全部波長(zhǎng)的輻射能的總量， 1 m2 E = ??0T4 ? — 黑度（輻射率） ?0 –– 輻射常數(shù)， 108 W/m2 Reactor Thermal Hydraulics 22 對(duì)流換熱的準(zhǔn)則方程式（二） 例如大空間自然對(duì)流， Nu C Gr n? ?( P r )式中 Gr g tL? ??? 32，稱為格拉曉夫 (grashof)數(shù)。 稱為努謝爾特 (Nusselt)數(shù)， Pr稱為普朗特?cái)?shù)。如果全部熱量通過(guò) 對(duì)流換熱傳給空氣，試問(wèn)此時(shí)的對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠? 系數(shù)為多大 ? 例題講解 Reactor Thermal Hydraulics 20 例題講解 ? 根據(jù)牛頓冷卻公式： ? ?? ? ? ?228 . 53 . 1 4 0 . 0 1 4 0 . 0 8 6 9 2 04 9 . 3 /wfwfQ F t tQWmKF t tW m K????? ? ?? ? ? ????Reactor Thermal Hydraulics 21 對(duì)流換熱的準(zhǔn)則方程式（一） 對(duì)于受迫流動(dòng)，可以得到如下準(zhǔn)則方程式： Nu f? (Re, P r) 例如管內(nèi)受迫流動(dòng) Nu CR Pem r n?式中 LNuk?? α、 ｋ —— Ｌ ——定性尺寸（也稱特性尺度），例如對(duì)于圓管