理论教育 能量守恒方程及其在反应堆中的应用

能量守恒方程及其在反应堆中的应用

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:能量守恒方程的一般形式如式所示:方程的左边分别是能量随时间的变化率和进出控制体的对流项。表示由于湍流搅混和空泡漂移引起的能量交换,在CTF中只考虑了横向和轴向的能量输运。在压水动力堆中,当热工参数一定时,用子通道模型计算较之用单通道模型计算,在燃料元件表面的MDNBR方面一般可挖掘5%~10%的潜力。用单通道模型计算MDNBR为1.860,用子通道模型计算MDNBR为2.039,两种不同的计算模型MDNBR的值相差9.6%。后面这3项数据只能依靠实验测得。

能量守恒方程及其在反应堆中的应用

能量守恒方程的一般形式如式(5-112)所示:

方程的左边分别是能量随时间的变化率和进出控制体的对流项。方程的右边则分别是:k相的导热和湍流耗散热,由于相变的能量传输,体积壁面热量传输和压力作功项。其中假设在液相中没有热量产生,辐射传热只发生在固体表面之间和蒸汽和液滴之间,忽略内部耗散,在每一相中压力是相等的。

实际上没有确定的流体导热模型,因此在CTF中qk为0。表示由于湍流搅混和空泡漂移引起的能量交换,在CTF中只考虑了横向和轴向的能量输运。(www.daowen.com)

当各子通道的冷却剂热工参数求出后,随之就可以求出燃料元件各温度值,在水堆中还可求出燃料元件表面的最小临界热流密度比。在压水动力堆中,当热工参数一定时,用子通道模型计算较之用单通道模型计算,在燃料元件表面的MDNBR方面一般可挖掘5%~10%的潜力。例如某压水动力堆的热工参数为:热功率Nt为1 063 MW,工作压力p为15.288 MPa,冷却剂平均质量流速G为2.27×103 kg/(m2·s)。用单通道模型计算MDNBR为1.860,用子通道模型计算MDNBR为2.039,两种不同的计算模型MDNBR的值相差9.6%。

同样,要进行子通道分析,必须知道堆芯功率的三维分布,尤其是热组件内各子通道的精确功率分布,还要知道堆芯下腔室的冷却剂流量分布、相邻子通道流体间的湍流交混流量Wij以及相邻子通道间流体的横流阻力系数Cij。后面这3项数据只能依靠实验测得。如果没有上述几方面的精确数据,子通道分析就难以进行。因此,一方面必须进行测定这些数据的热工水力实验,另一方面还应发展数学处理方法。只有这样,才能使堆的热工计算既迅速而又精确,从而保证在安全的前提下充分挖掘堆的经济潜力。

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