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文檔簡介
1、<p> 熱工水力課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p> 姓名: </p><p> 學(xué)號: </p><p> 專業(yè):核工程與核技術(shù)</p><p> 指導(dǎo)老師: </p><p><b> 熱工水力設(shè)計(jì)概述<
2、/b></p><p> 反應(yīng)堆熱工設(shè)計(jì)的任務(wù)就是要設(shè)計(jì)一個(gè)既安全可靠又經(jīng)濟(jì)的堆芯輸熱系統(tǒng)。對于反應(yīng)堆熱工設(shè)計(jì),尤其是對動(dòng)力堆,最基本的要求是安全。要求在整個(gè)壽期內(nèi)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行,并能適應(yīng)啟動(dòng)、功率調(diào)節(jié)和停堆等功率變化,要保證在一般事故工況下堆芯不會(huì)遭到破壞,甚至在最嚴(yán)重的工況下,也要保證堆芯的放射性物質(zhì)不擴(kuò)散到周圍環(huán)境中去。要使反應(yīng)堆安全,對于堆芯設(shè)計(jì)的要求有:1堆芯功率分布應(yīng)盡量均勻,以便使堆芯鈾最
3、大的功率輸出2盡量減少堆內(nèi)不必要的中子吸收材料,以提高中子經(jīng)濟(jì)性3有最佳的冷卻劑流量分配和最小的流 動(dòng)阻力。</p><p> 反應(yīng)堆熱工設(shè)計(jì)的涉及面很廣,它不但與反應(yīng)堆本體的其他方面諸如堆物理、堆結(jié)構(gòu)、堆材料和堆控制等的設(shè)計(jì)有關(guān),而且還和一、二回路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著密切的聯(lián)系。反應(yīng)堆熱工設(shè)計(jì)所要解決的具體問題,就是要在堆型和進(jìn)行熱工所必須的條件已定的前提下,通過一系列的熱工水力計(jì)算和一、二回路熱工參數(shù)最優(yōu)選擇,確
4、定在額定功率下為滿足反應(yīng)堆安全要求所必須的堆芯燃料元件的總傳熱面積、燃料元件的幾何尺寸以及冷卻劑的流速(流量)、溫度和壓力等,使堆芯在熱工方面具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。</p><p> 在進(jìn)行反應(yīng)堆熱工設(shè)計(jì)之前,首先要了解并確定的前提為:</p><p> 根據(jù)所設(shè)計(jì)堆的用途和特殊要求(如尺寸、重量等的限制)選定堆型,確定所用的核燃料、冷卻劑、慢化劑和結(jié)構(gòu)材料等的種類;</p&g
5、t;<p> 反應(yīng)堆的熱功率、堆芯功率分布不均勻系數(shù)和水鈾比允許的變化范圍;</p><p> 燃料元件的形狀、它在堆芯內(nèi)的分布方式以及柵距允許變化的范圍;</p><p> 二回路對一回路冷卻劑熱工參數(shù)的要求;</p><p> 冷卻劑流過堆芯的流程以及堆芯進(jìn)口處冷卻劑流量的分配情況。</p><p> 在設(shè)計(jì)反應(yīng)堆
6、冷卻系統(tǒng)時(shí),為了保證反應(yīng)堆運(yùn)行安全可靠,針對不同的堆型,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,反應(yīng)堆在整個(gè)運(yùn)行壽期內(nèi),不論是處于穩(wěn)態(tài)工況,還是處于預(yù)期的事故工況,它的熱工參數(shù)都必須滿足這個(gè)熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。堆的熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,不但是堆的熱工設(shè)計(jì)依據(jù),而且也是安全保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原始條件;除此之外,它還是制定安全運(yùn)行規(guī)程的出發(fā)點(diǎn)。熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的內(nèi)容,不但隨堆型而不同,而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、堆設(shè)計(jì)與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累以
7、及堆用材料性能和加工工藝的改進(jìn)而變化。以壓水動(dòng)力堆為例,目前壓水動(dòng)力堆設(shè)計(jì)中所規(guī)定的穩(wěn)態(tài)熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,一般有以下幾點(diǎn):</p><p> 燃料元件芯塊內(nèi)最高應(yīng)低于其他相應(yīng)燃耗下的熔化溫度;</p><p> 燃料元件外表面不允許發(fā)生沸騰臨界;</p><p> 必須保證正常運(yùn)行工況下燃料元件和堆內(nèi)構(gòu)件得到充分冷卻;在事故工況下能提供足夠的冷卻劑以排除堆芯余熱;
8、</p><p> 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。</p><p> 在熱工設(shè)計(jì)中,通常是通過平均通道(平均管)可以估算堆芯的總功率,而熱通道(熱管)則是堆芯中軸向功率最高的通道,通過它確定堆芯功率的上限,熱點(diǎn)是堆芯中溫度最高的點(diǎn),代表堆芯熱量密度最大的點(diǎn),通過這個(gè)點(diǎn)來確定DNBR</p><p><b> 設(shè)計(jì)目的&l
9、t;/b></p><p> 通過本課程設(shè)計(jì),達(dá)到以下目的:</p><p> 深入理解壓水堆熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則;</p><p> 深入理解単通道模型的基本概念、基本原理。包括了平均通道(平均管)、熱通道(熱管)、熱點(diǎn)等在反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中的應(yīng)用;</p><p> 掌握堆芯焓場的計(jì)算并求出體現(xiàn)在反應(yīng)堆安全性的主要參數(shù):燒毀比DNBR,最
10、小燒毀比MDNBR,燃料元件中心溫度及其最高溫度,包殼表面溫度及其最高溫度等;</p><p> 求出體現(xiàn)反應(yīng)堆先進(jìn)性的主要參數(shù):堆芯流量功率比,堆芯功率密度,燃料元件平均熱流密度(熱通量),最大熱流密度,冷卻劑平均流速,冷卻劑出口溫度等;</p><p> 通過本課程設(shè)計(jì),掌握壓水堆熱工校核的具體工具;</p><p><b> 掌握壓降的計(jì)算;&
11、lt;/b></p><p> 掌握單相及沸騰時(shí)的傳熱計(jì)算。</p><p><b> 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p> 某壓水反應(yīng)堆的冷卻劑和慢化劑都是水,用二氧化鈾作燃料,Zr-4作燃料包殼材料。燃料組件無盒壁,燃料元件為棒狀,正方形排列,已知以下參數(shù):</p><p> 系統(tǒng)壓力P
12、 15.8MPa </p><p> 堆芯輸出個(gè)功率Nt 1820MW</p><p> 冷卻劑總流量W 32100t/h</p><p> 反應(yīng)堆進(jìn)口溫度fin 287℃</p><p> 堆芯高度L
13、 3.66m</p><p> 燃料組件數(shù)m 121</p><p> 燃料組件形式n0 x n0 17 x 17</p><p> 每個(gè)組件燃料棒數(shù)n 265</p><p> 燃料包殼外徑dcs
14、 9.5mm</p><p> 燃料包殼內(nèi)徑dci 8.60mm</p><p> 燃料包殼厚度δc 0.57mm</p><p> 燃料芯塊直徑du
15、8.19mm</p><p> 燃料棒間距(柵距)s 12.6mm</p><p> 兩個(gè)組件間的水隙δ 0.8mm</p><p> UO2芯塊密度 95%理論密度</p><p> 旁流系數(shù)
16、5%</p><p> 燃料元件發(fā)熱占總發(fā)熱的份額Fa 97.4%</p><p> 徑向熱管因子 1.35</p><p> 軸向熱管因子 1.528</p><p> 局部峰核熱管因子 1.11&
17、lt;/p><p> 熱流量核熱點(diǎn)因子 2.29</p><p> 流量工程熱點(diǎn)因子 1.03</p><p> 焓升工程熱管因子(未計(jì)入交混因子) 1.085</p><p> 交混因子 0.95</p><p> 焓升
18、核熱管因子 1.35</p><p> 堆芯入口局部阻力系數(shù)Kin 0.75</p><p> 堆芯出口局部阻力系數(shù)Kout 1.0</p><p> 堆芯定位隔架局部阻力系數(shù)Kgr 1.05</p><p> 將堆
19、芯自下而上分為3個(gè)控制體,其軸向歸一化功率分布見下表:</p><p> 表一 堆芯歸一化功率分布(軸向等分3個(gè)控制體)</p><p><b> 通過計(jì)算,得出:</b></p><p> 1、堆芯流體出口溫度;</p><p> 2、燃料棒表面平均熱量密度以及最大熱量密度,平均線功率,最大線功率;</
20、p><p> 3、管內(nèi)的流體溫度(或焓)、包殼表面溫度、芯塊中心溫度隨軸向的分布;</p><p> 4、包殼表面最高溫度,芯塊中心最高溫度;</p><p> 5、DNBR在軸向上的變化;</p><p><b> 6、計(jì)算芯塊壓降。</b></p><p> 四、熱工設(shè)計(jì)的作用
21、;</p><p> 熱工設(shè)計(jì)在整個(gè)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)過程中,起主導(dǎo)作用和橋梁作用</p><p><b> 熱工設(shè)計(jì)的方法</b></p><p> 單通道模型:是熱工水力設(shè)計(jì)中所采用的一種比較簡單的模型。用單通道模型編制的計(jì)算機(jī)程序在設(shè)計(jì)時(shí)通常采用二根通道:一根為名義通道,它的所有參數(shù)均為名義值,另一根為熱通道,將所有不利因子均加在熱通道上,
22、它是堆芯的極限通道。通道之間不考慮質(zhì)量、能量和動(dòng)量交換,最多只能考慮熱通道中因阻力增大而使其流量再分配和因交混效應(yīng)而使熱通道中冷卻劑焓值下降兩種機(jī)理。</p><p> 計(jì)算過程、計(jì)算結(jié)果及分析</p><p><b> ?。ㄒ唬┯?jì)算過程</b></p><p> 1、堆芯流體出口溫度(平均管) </p><p>
23、<b> ℃</b></p><p> 按流體平均溫度以及壓力由表中查得。</p><p> 2、燃料表面平均熱流密度</p><p><b> W/m2</b></p><p> 式中為堆芯燃料棒的總傳熱面積</p><p><b> m2</b
24、></p><p> 燃料棒表面最大熱流密度qmax</p><p><b> w/m2</b></p><p><b> 燃料棒平均線功率</b></p><p><b> W/m</b></p><p><b> 燃料棒最大
25、線功率</b></p><p><b> w/m</b></p><p><b> 平均管的情況</b></p><p><b> 平均管的流速V</b></p><p><b> m/s</b></p><p>
26、; 式中,堆芯內(nèi)總流通面積</p><p> n0為燃料組件內(nèi)正方形排列時(shí)的每一排(列)的燃料元件數(shù)</p><p> 由壓力以及流體的平均溫度查表得到:</p><p> 為簡化計(jì)算起見,假定熱管內(nèi)的流體流速Vh和平均管的V相同。(實(shí)際上,應(yīng)該按照壓降相等來求。熱管內(nèi)的流體流速要小一些)。則Vh=V</p><p> 同樣,熱管四
27、根燃料元件組成的單元通道內(nèi)的流量</p><p> 熱管中的計(jì)算(按一個(gè)單元通道計(jì)算)</p><p> ?。?)熱管中的流體溫度</p><p> 第一個(gè)控制體出口處的包殼外壁溫度</p><p> 式中:h(z)可以用來求。</p><p> 所以, </p><p&g
28、t; 式中: </p><p> 流體的k(z)、μ(z)和Pr數(shù)根據(jù)流體的壓力好溫度由表查得。(k=λ 傳熱系數(shù))</p><p> 如果流體已經(jīng)達(dá)到過冷沸騰,用Jens-Lottes公式:</p><p><b> 當(dāng)時(shí),用前面的式子</b></p><p><b> 當(dāng)時(shí),用
29、</b></p><p> 第一個(gè)控制體出口處的包殼內(nèi)壁溫度</p><p> 式中:Zr-4的 W/m.℃</p><p> 第一個(gè)控制體出口處的UO2芯塊外表面溫度</p><p> 第一個(gè)控制體出口處的UO2芯塊中心溫度</p><p> 用積分熱導(dǎo)求解的方法,即</p>
30、<p> 其他2個(gè)控制體的計(jì)算方法相同,重復(fù)上述過程即可。</p><p><b> 熱管中的</b></p><p> 用w-3公式計(jì)算,同樣對3個(gè)控制體都算</p><p><b> DNBR的計(jì)算</b></p><p><b> 計(jì)算熱管中的壓降</b&
31、gt;</p><p><b> 單相流體的摩擦壓降</b></p><p><b> 式中:</b></p><p><b> 單相流體加速壓降:</b></p><p><b> 單相流體提升壓降:</b></p><p&g
32、t;<b> 局部壓降,出口: </b></p><p><b> 進(jìn)口:</b></p><p><b> 定位格架出口壓降:</b></p><p> 其中,比容v按相應(yīng)的流體壓力和溫度,由表查得。</p><p><b> 計(jì)算結(jié)果</b>
33、</p><p> 1.流體堆芯出口溫度= 322.8410℃;</p><p> 2.堆芯內(nèi)燃料棒的總傳熱面積=3.502561 m2 ;</p><p> 3.燃料棒表面平均熱流密度= 5.0611e+005w/;</p><p> 4.燃料棒表面最大熱流密度= 1.0753e+006w/;</p><p>
34、; 5.燃料棒平均線功率=1.5105e+004 w/m;</p><p> 6.燃料棒最大線功率= 3.2093e+004 w/m;</p><p> 7.熱管平均溫度= 304.9205</p><p> 7.堆芯內(nèi)總流通面積=2.913469m2;</p><p> 8.平均管流速V=4.2984m/s;</p>
35、<p> 9.單元通道內(nèi)流量=0.254987Kg/s;</p><p> 10. 單元通道面積=0.000083m2</p><p> 11.第一控制體出口流體溫度(L1)=294.2464℃;</p><p> 12.第一控制體出口處的包殼外壁溫(L1)= 313.0159℃;</p><p> 13.第一控制體出口
36、處的包殼內(nèi)壁溫(L1)= 318.5447℃;</p><p> 14.第一控制體出口處的芯塊外表面溫度(L1)=430.7499℃;</p><p> 15.第一控制體出口處的芯塊中心溫度(L1)= 758.1536℃;</p><p> 16.熱管中的(L1)= 5.6045e+006w/;</p><p> 17.DNBR(L1
37、)= 9.9547</p><p> 18.第二控制體出口流體溫度(L2)=307.2239℃;</p><p> 19.第二控制體出口處的包殼外壁溫(L2)=341.5471℃;</p><p> 20.第二控制體出口處的包殼內(nèi)壁溫(L2)= 351.6197℃;</p><p> 21.第二控制體出口處的芯塊外表面溫度(L2)=5
38、61.9783℃;</p><p> 22.第二控制體出口處的芯塊中心溫度(L2)= 1367.7℃;</p><p> 23.熱管中的(L2)= 5.1188e+006 w/;</p><p> 24.DNBR(L2)= 4.8491</p><p> 25.第三控制體出口流體溫度(L3)=313.0365℃;</p>
39、<p> 26.第三控制體出口處的包殼外壁溫(L3)=328.5267℃;</p><p> 27.第三控制體出口處的包殼內(nèi)壁溫(L3)=333.2888℃;</p><p> 28.第三控制體出口處的芯塊外表面溫度(L3)= 431.4684℃;</p><p> 29.第三控制體出口處的芯塊中心溫度(L3)= 595.5546℃;</
40、p><p> 30.熱管中的(L3)= 4.3427e+006w/;</p><p> 31.DNBR(L3)= 8.8156</p><p> 32.單相流體的摩擦壓降= 2.1877e+004 Pa</p><p> 33.單相流體加速壓降=0 Pa</p><p> 34.單相流體提升壓降= 2.5718e
41、+004 Pa</p><p> 35.堆芯出口局部壓降=6.9616e+003 Pa</p><p> 36.堆芯進(jìn)口局部壓降= 4.3900e+003 Pa</p><p> 37.定位格架出口壓降=6.7279e+003 Pa</p><p> 38.總的壓降=6.5674e+004 Pa</p><p&
42、gt;<b> ?。ㄈ┯?jì)算結(jié)果分析</b></p><p> 計(jì)算結(jié)果誤差分析:由于采用的是W-3公式,且該設(shè)計(jì)中的給出參數(shù)與該公式的適用范圍有些偏差,且在計(jì)算物性時(shí)粗糙地采用了線性插值的方法,更是帶來了較大誤差。但是其算出的結(jié)果還是能客觀反映出熱管中各量的變化趨勢的。</p><p> 表2 臨界熱流與燒毀比的匯總表</p><p>
43、 表2 各溫度的匯總表</p><p> 熱管的焓、包殼表面溫度、芯塊中心溫度隋軸向的分布如下</p><p><b> 計(jì)算得到</b></p><p> 包殼外表面殼最高溫度346.310791℃ x=1.83m</p><p> 包殼內(nèi)表面最高溫度349℃ x==1.8
44、3m</p><p> 燃料中心最高溫度1491.1℃ x=1.83m</p><p> 最小DNBR=3.1568 x=2.46m</p><p> 堆芯軸向功率余弦分布</p><p><b> 七、程序</b></p><p><b>
45、; 1、程序設(shè)計(jì)框圖</b></p><p><b> 否</b></p><p><b> 是</b></p><p><b> 2、代碼說明書</b></p><p> 本代碼主要由三個(gè)小部分組成。堆芯出口溫度計(jì)算、堆熱流量計(jì)算、堆平均參數(shù)計(jì)算、第一至
46、第三控制體各量計(jì)算、熱管的壓降計(jì)算。</p><p> (1)堆芯出口溫度計(jì)算:</p><p> 此段根據(jù)任務(wù)書給出的基本參數(shù)和熱量與流量之間關(guān)系,運(yùn)用迭代的算法,求出堆芯的出口溫度。</p><p> ?。?)堆熱流量計(jì)算:</p><p> 先根據(jù)堆芯的輸出功率和釋熱率以及總的傳熱面積,求出燃料元件表面平均熱流量,再根據(jù)熱管因子求
47、出最大熱流量。再求出平均線功率和最大線功率。</p><p> ?。?)堆平均參數(shù)計(jì)算:</p><p> 根據(jù)基本的尺寸,求出堆體的流通截面積和一個(gè)柵元的流通截面積。然后再求出流經(jīng)柵元的流量。依據(jù)上面的溫度結(jié)果,查出熱物性參數(shù),再求出冷卻劑的流速。</p><p> ?。?)第一至第三控制體的各量計(jì)算:</p><p> 因?yàn)槿齻€(gè)控制體
48、的計(jì)算過程類似,這里只說明第一個(gè)控制體的計(jì)算過程。在現(xiàn)有的參數(shù)下,根據(jù)熱流量與流量的關(guān)系和迭代算法,求出該控制體的出口溫度。</p><p> 通過流通截面積與濕周的關(guān)系求出柵元的當(dāng)量直徑。再根據(jù)上面的溫度,查出對應(yīng)的熱物性參數(shù)由雷諾數(shù)與努爾數(shù)的關(guān)系,解出控制體出口處的對流換熱系數(shù)。</p><p> 因?yàn)椴恢撎幍牧黧w狀態(tài),分別用單相強(qiáng)迫對流放熱公式和詹斯-洛特斯傳熱方程算出各自的膜
49、溫壓,取較小的值加上出口處的流體溫度即是包殼的外表面溫度。</p><p> 由包殼的外表面的溫度再根據(jù)圓管的傳熱方程運(yùn)用迭代算法解出包殼內(nèi)表面的溫度。芯塊與包殼內(nèi)表面之間的導(dǎo)熱問題,根據(jù)間隙導(dǎo)熱模型,即可解出芯塊表面的溫度,根據(jù)內(nèi)熱源的導(dǎo)熱模型,依據(jù)積分熱導(dǎo)率與溫度的對應(yīng)關(guān)系和插值方法,解出芯塊中心的溫度。接下來依據(jù)冷卻劑的溫度,得出的控制體出口處的含汽量。進(jìn)而依據(jù)W-3公式求出該出的臨界熱流量,最后得出該出
50、的燒毀比DNBR。</p><p> ?。?)熱管的壓降計(jì)算:</p><p> 熱管的壓降包括摩擦壓降、提升壓降、進(jìn)出口局部壓降、定位擱架出口壓降。摩擦壓降可由計(jì)算單相流的達(dá)西(Darcy)公式算得。提升壓降可由根據(jù)位置的變化算得,其中參數(shù)都取平均值。其余的壓降根據(jù)形阻壓降的基本公式再乘以相應(yīng)的系數(shù)求得。最后各項(xiàng)相加得出熱管的總壓降。</p><p><b
51、> 八、課程設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p> 在做這個(gè)課程設(shè)計(jì)的過程中需要不斷的查閱《核反應(yīng)堆熱工分析》這本書,在查閱資料的過程中不斷地溫習(xí)起熱工分析的內(nèi)容并加深對熱工分析的理解,在公式的查找和應(yīng)用中核電站的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有了更直觀的認(rèn)識。本次課程設(shè)計(jì)要求掌握MATLAB的使用方法,數(shù)據(jù)對,在計(jì)算的過程中容易出現(xiàn)錯(cuò)誤,程序代碼的編寫優(yōu)為主要,很多數(shù)據(jù)都需要查表,綜合性很強(qiáng)。</p&g
52、t;<p><b> 九、參考資料</b></p><p> 《核反應(yīng)堆熱工分析》,于平安著,上海交通大學(xué)出版社</p><p><b> 十、程序代碼</b></p><p> %流體堆芯出口溫度計(jì)算</p><p> tfin=287;Fa=0.974;Nt=1820e+
53、6;Wt=9055.56;b=0.05;</p><p> tfout=322;e0=0.01 ;</p><p> while e0>0.001</p><p> t0_=0.5*(tfout+tfin);</p><p> Cp_=1000*(0.0265*(t0_-300)+5.63);</p><p
54、> xi=tfin+Fa*Nt/(Wt*(1-b)*Cp_);</p><p> e0=(tfout-xi)/tfout;</p><p> tfout=xi %堆芯出口處溫度</p><p><b> end</b></p><p><b> %熱流密度計(jì)算</b></p&
55、gt;<p> m=121;n=265;dcs=9.5e-3;L=3.66;</p><p> q_=Fa*Nt/(m*n*pi*dcs*L) %燃料元件表面平均熱流量</p><p> FRN=1.35;FZN=1.528;FqN=FRN*FZN;FqE=1.03;FDHE=1.085;FDHmE=0.95;</p><p> qmax=q
56、_*FqN*FqE %最大熱流量</p><p> ql_=q_*pi*dcs %平均線功率</p><p> qlmax=ql_*FqN*FqE %最大線功率</p><p><b> %平均管情況</b></p><p> B=17;S=12.6e-3;dx=0.8e-3;</p><
57、;p> Af=m*n*(S^2-pi/4*dcs^2)+m*4*B*S*dx; %總的流通截面積</p><p> tf_=0.5*(tfout+tfin) %熱管平均溫度</p><p> vf_=4.2e-6*(tf_-300)+0.001374; </p><p> pf_=1/vf_; %平均密度</p><p>
58、; v=Wt*(1-b)/(Af*pf_); %平均流速</p><p> Ab=S^2-pi/4*dcs^2; %單元流通截面積</p><p> Wu=Wt*(1-b)*Ab/Af; %單元截面流量</p><p> %第一控制體溫度計(jì)算</p><p> e11=0.01;tf1=300;L1=3.66/6;fai1=0
59、.80;</p><p> while e11>0.001</p><p> t11_=0.5*(tf1+tfin);</p><p> Cp1_=1000*(0.0269*(t11_-280)+5.068);</p><p> x1i=tfin+q_*FRN*FDHE*FDHmE*pi*dcs*L1*fai1/(Wu*Cp1
60、_);</p><p> e11=(x1i-tf1)/tf1;</p><p> tf1=x1i %求出該控制體出口處的溫度</p><p><b> end</b></p><p> De=4*(S^2-pi/4*dcs^2)/(pi*dcs); %單元通道當(dāng)量直徑</p><p>
61、 u1=944e-7;Pr1=0.85;k1=575.5e-3; %查得該溫度下的熱物性</p><p> Re1=Wu*De/(Ab*u1);</p><p> h1=0.023*Re1^0.8*Pr1^0.4*k1/De; %該處的對流換熱系數(shù)</p><p> dtf11=q_*FRN*fai1*FqE/h1; %單相強(qiáng)迫對流放熱公式算得的溫壓&
62、lt;/p><p> ts=346.310791;P=15.8;</p><p> dtf12=25*(q_*FRN*fai1*FqE/10^6)^0.25*exp(-P/6.2)+ts-tf1; %采用詹斯-洛特斯傳熱方程算得的過冷沸騰膜溫壓</p><p> if dtf11<dtf12 %膜溫壓取兩個(gè)中較小值,算得包殼外表面溫度</
63、p><p> tcs1=tf1+dtf11</p><p><b> else </b></p><p> tcs1=tf1+dtf12 </p><p><b> end</b></p><p> dci=8.60e-3;tci1=349;e12=0.01;<
64、;/p><p> while e12>0.001</p><p> t12_=0.5*(tci1+tcs1);</p><p> kc1=0.0547*(1.8*t12_+32)+13.8;</p><p> yi=tcs1+ql_*FRN*fai1*FqE/(2*pi*kc1)*log(dcs/dci);</p>&
65、lt;p> e12=(yi-tci1)/yi;</p><p> tci1=yi %采用迭代算法求得包殼內(nèi)表面溫度</p><p><b> end</b></p><p> hg=5678;du=8.19e-3;</p><p> tu1=tci1+ql_*FRN*FqE*fai1*2/(pi*(dc
66、i+du)*hg) %燃料芯塊表面溫度</p><p> d1_ku=ql_*FRN*FqE*fai1/(4*pi*100);</p><p> tu1_ku=(26.42-21.32)/(400-300)*(tu1-300)+21.32;</p><p> to1_ku=tu1_ku+d1_ku;</p><p> to1=(60
67、0-500)/(34.97-30.93)*(to1_ku-30.93)+500 %根據(jù)積分熱導(dǎo)率圖表查得芯塊中心溫度</p><p> p=15.8e+6;hfin=1273.59e+3;hfs=1650.54e+3;hgs=2584.84e+3;G=pf_*v*3600;</p><p> h1=1296.4746e+3;x1=(h1-hfs)/(hgs-hfs); %該點(diǎn)含汽量
68、</p><p> qDNB1=3.154e6*((2.022-6.238e-8*p)+... %根據(jù)W-3公式計(jì)算出臨界熱流量</p><p> (0.1722-1.43e-8*p)*exp((18.177- 5.987e-7*p)*x1))*...</p><p> ((0.1484-1.596*x1+0.1729*x1*abs(x1))*0.2049*
69、G/10^6+1.037)*...</p><p> (1.157-0.869*x1)*...</p><p> (0.2664+0.8357*exp(-124*De))*(0.8258+0.341e-6*(hfs-hfin))</p><p> DNBR1=qDNB1/(q_*FRN*FqE*fai1) %計(jì)算燒毀比</p><p>
70、; %第二控制體溫度計(jì)算</p><p> fai2=1.50;L2=3.66/6;e21=0.01;tf2=310;</p><p> while e21>0.001</p><p> t21_=0.5*(tf1+tf2);</p><p> Cp2_=1000*(0.0265*(t21_-300)+5.63);</
71、p><p> x2i=tf1+q_*FRN*FDHE*FDHmE*pi*dcs*L2*fai2/(Wu*Cp2_);</p><p> e21=(x2i-tf2)/tf2;</p><p> tf2=x2i %求出該控制體出口處的溫度</p><p><b> end</b></p><p>
72、; De=4*(S^2-pi/4*dcs^2)/(pi*dcs);</p><p> u2=919e-7;Pr2=0.91;k2=562e-3; %查得該溫度下的熱物性</p><p> Re2=Wu*De/(Ab*u2);</p><p> h2=0.023*Re2^0.8*Pr2^0.4*k2/De; %該處的對流換熱系數(shù)</p>&
73、lt;p> dtf21=q_*FRN*fai2*FqE/h2; %單相強(qiáng)迫對流放熱公式算得的溫壓</p><p> ts=346.310791;P=15.8;</p><p> dtf22=25*(q_*FRN*fai2*FqE/10^6)^0.25*exp(-P/6.2)+ts-tf2; %采用詹斯-洛特斯傳熱方程算得的過冷沸騰膜溫壓</p><p>
74、 if dtf21<dtf22 %膜溫壓取兩個(gè)中較小值,算得包殼外表面溫度</p><p> tcs2=tf2+dtf21</p><p><b> else </b></p><p> tcs2=tf2+dtf22</p><p><b> end</b></p>
75、;<p> dci=8.60e-3;tci2=349;e22=0.01;</p><p> while e22>0.001</p><p> t22_=0.5*(tci2+tcs2);</p><p> kc2=0.0547*(1.8*t22_+32)+13.8;</p><p> zi=tcs2+ql_*FRN
76、*fai2*FqE/(2*pi*kc2)*log(dcs/dci);</p><p> e22=(zi-tci2)/zi;</p><p> tci2=zi %采用迭代算法求得包殼內(nèi)表面溫度</p><p><b> end</b></p><p> hg=5678;du=8.19e-3;</p>
77、<p> tu2=tci2+ql_*FRN*FqE*fai2*2/(pi*(dci+du)*hg) %燃料芯塊表面溫度</p><p> d2_ku=ql_*FRN*FqE*fai2/(4*pi*100);</p><p> tu2_ku=(30.93-26.42)/(500-400)*(tu2-400)+26.42;</p><p> t
78、o2_ku=tu2_ku+d2_ku;</p><p> to2=(1000-900)/(48.06-45.14)*(to2_ku-45.14)+900 %根據(jù)積分熱導(dǎo)率圖表查得芯塊中心溫度</p><p> p=15.8e+6;hfin=1273.59e+3;hfs=1650.54e+3;hgs=2584.84e+3;G=pf_*v*3600;</p><p&
79、gt; h2=1341.5988e+3;x2=(h2-hfs)/(hgs-hfs); %該點(diǎn)含汽量</p><p> qDNB2=3.154e6*((2.022-6.238e-8*p)+... %根據(jù)W-3公式計(jì)算出臨界熱流量</p><p> (0.1722-1.43e-8*p)*exp((18.177- 5.987e-7*p)*x2))*...</p><
80、p> ((0.1484-1.596*x2+0.1729*x2*abs(x2))*0.2049*G/10^6+1.037)*...</p><p> (1.157-0.869*x2)*...</p><p> (0.2664+0.8357*exp(-124*De))*(0.8258+0.341e-6*(hfs-hfin)) </p><p> DNBR2
81、=qDNB2/(q_*FRN*FqE*fai2) %計(jì)算燒毀比</p><p> %第三控制體溫度計(jì)算</p><p> fai3=0.70;L3=3.66/6;e31=0.01; tf3=315;</p><p> while e31>0.001</p><p> t31_=0.5*(tf3+tf2);</p>
82、;<p> Cp3_=1000*(0.0265*(t31_-300)+5.63);</p><p> x3i=tf2+q_*FRN*FDHE*FDHmE*pi*dcs*L3*fai3/(Wu*Cp3_);</p><p> e31=(x3i-tf3)/tf3;</p><p> tf3=x3i %求出該控制體出口處的溫度</p>
83、<p><b> end</b></p><p> De=4*(S^2-pi/4*dcs^2)/(pi*dcs);</p><p> u3=869e-7;Pr3=1.01;k3=533e-3; %查得該溫度下的熱物性</p><p> Re3=Wu*De/(Ab*u3);</p><p> h
84、3=0.023*Re3^0.8*Pr3^0.4*k3/De; %該處的對流換熱系數(shù)</p><p> dtf31=q_*FRN*fai3*FqE/h3; %單相強(qiáng)迫對流放熱公式算得的溫壓</p><p> ts=347.328;P=15.8;</p><p> dtf32=25*(q_*FRN*fai3*FqE/10^6)^0.25*exp(-P/6.
85、2)+ts-tf3; %采用詹斯-洛特斯傳熱方程算得的過冷沸騰膜溫壓</p><p> if dtf31<dtf32 %膜溫壓取兩個(gè)中較小值,算得包殼外表面溫度</p><p> tcs3=tf3+dtf31</p><p><b> else </b></p><p> tcs3=tf3+dtf3
86、2</p><p><b> end</b></p><p> dci=8.60e-3;tci3=349;e32=0.01;</p><p> while e32>0.001</p><p> t32_=0.5*(tci3+tcs3);</p><p> kc3=0.0547*(1
87、.8*t32_+32)+13.8;</p><p> ai=tcs3+ql_*FRN*fai3*FqE/(2*pi*kc3)*log(dcs/dci);</p><p> e32=(ai-tci3)/ai;</p><p> tci3=ai %采用迭代算法求得包殼內(nèi)表面溫度</p><p><b> end</b&
88、gt;</p><p> hg=5678;du=8.19e-3;</p><p> tu3=tci3+ql_*FRN*FqE*fai3*2/(pi*(dci+du)*hg) %燃料芯塊表面溫度</p><p> d3_ku=ql_*FRN*FqE*fai3/(4*pi*100);</p><p> tu3_ku=(34.97-30
89、.93)/(600-500)*(tu3-500)+30.93;</p><p> to3_ku=tu3_ku+d3_ku;</p><p> to3=(1560-1405)/(61.95-58.4)*(to3_ku-58.4)+1405 %根據(jù)積分熱導(dǎo)率圖表查得芯塊中心溫度</p><p> p=15.8e+6;hfin=1273.59e+3;hfs=16
90、50.54e+3;hgs=2584.84e+3;</p><p> G=pf_*v*3600;</p><p> h3=1416.5e+3;x3=(h3-hfs)/(hgs-hfs); %該點(diǎn)含汽量</p><p> qDNB3=3.154e6*((2.022-6.238e-8*p)+... %根據(jù)W-3公式計(jì)算出臨界熱流量</p><
91、p> (0.1722-1.43e-8*p)*exp((18.177- 5.987e-7*p)*x3))*...</p><p> ((0.1484-1.596*x3+0.1729*x3*abs(x3))*0.2049*G/10^6+1.037)*...</p><p> (1.157-0.869*x3)*...</p><p> (0.2664+0.8
92、357*exp(-124*De))*(0.8258+0.341e-6*(hfs-hfin))</p><p> DNBR3=qDNB3/(q_*FRN*FqE*fai3) %計(jì)算燒毀比</p><p><b> %熱管中的壓降</b></p><p> uf=902e-7;L=3.66;uw=771e-7;</p>&l
93、t;p> Re_=pf_*v*De/uf;</p><p> f=0.3146/Re_^0.25*(uw/uf)^0.6;</p><p><b> %摩擦壓降 </b></p><p> dPf=f*L*(G/3600)^2*vf_/(2*De)</p><p> %單相流體提升壓降計(jì)算</p
94、><p> g=9.8;Kout=1.0;Kin=0.75;Kgr=1.05;vfin=0.001331;vfout=0.001583;</p><p> dPel=pf_*g*L</p><p><b> %進(jìn)口局部壓降計(jì)算</b></p><p> dPin=Kin*(G/3600)^2*vfin/2</p
95、><p><b> %出口局部壓降計(jì)算</b></p><p> dPout=Kout*(G/3600)^2*vfout/2</p><p> %定位擱架出口壓降計(jì)算</p><p> dPgr=Kgr*(G/3600)^2*(vfin+vfout)/2/2</p><p><b>
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