流动不稳定性 3

14:22:16
稳定准则
eω t ∆qm ε=
∂ ( ∆pex ) ∂ ( ∆pfric ) − ∂qm ∂qm ω= I
∂ ( ∆pex ) ∂qm
14:22:16
≤
∂ ( ∆pf ) ∂qm
4
流动不稳定性
两相压降特性和流动不稳定性
汽
A C
∆p
液
pout ql(z) pin
g
14:22:16
稳态设计
9
作业

7.4 反应堆回路如图所示， 试证明当主循环泵停止转 动时系统的自然循环驱动 压头为∆pd=（ρ1-ρ2）gL， 其中ρ1，ρ2分别为进出反 应堆的冷却剂密度，L为 反应堆半高处至蒸汽发生 器半高处的距离（即冷热 源中心的高差），并且假 设密度 ρ 随温度的变化 是线性的。
7 反应堆稳态热工设计
7.1 热工设计准则 7.2 热管因子 7.3 单通道设计方法 7.4 自然循环计算及稳定性分析
两相压降特性和流动不稳定性
汽
A C
∆p
液
pout ql(z) pin
g
L
D B
0 两相流区 qm 1 qm 2 单相液区 qm 3 qm
qm hin
14:22:16
流动不稳定性
2
微扰分析法

流量方程： 扰动方程： 引入微扰： 得到：
dqm I = ∆pex − ∆pfric dt
∂ ( ∆pfric ) ∂∆qm ∂ ( ∆pex ) I = ∆qm − ∆qm ∂t ∂qm ∂qm


∆qm ε= eω t
∂ ( ∆pex ) ∂ ( ∆pfric ) − ∂qm ∂qm ω= I
蒸汽发生器
LSG
ρ2
主泵
ρ1
L
LR
反应堆
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稳态设计
10
L
D B
0 两相流区 qm 1 qm 2 单相液区 qm 3 qm
qm hin
14:22:16
流动不稳定性
5
自然循环
分析方法： 驱动压头=阻力压头
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自然循环Biblioteka 6图表法计算自然循环流量
∆p
∆p d
∆p r
∆p 0
qm 1 qm 2 qm 0
14:22:16 自然循环
qm 3
qm 4
qm
7
哪里是不稳定的？
14:22:16
稳态设计
8
习题

7.3 已知压水反应堆的热功率为2727.27 MW；燃料元件包壳外 径10 mm，包壳内径8.6 mm，芯块直径8.43mm；燃料组件采 用15×15正方形排列，每个组件内有20个控制棒套管和1个中 子通量密度测量管，燃料棒的中心栅距13.3 mm，组件间水隙1 mm。系统工作压力15.48 MPa，冷却剂平均温度302℃，堆芯 冷却剂平均温升39.64℃，冷却剂旁流系数9%，堆下腔室流量 不均匀系数0.05，燃料元件包壳外表面平均热流密度652.76 kW/m2，FqN = 2.3，FRN = 1.438，F∆hE = 1.08，FqE = 1.03。 又假设在燃料元件内释热份额占总发热量的97.4%，堆芯高度 取3.29m，并近似认为燃料元件表面最大热流量、元件表面最 高温度和元件中心最高温度都发生在元件半高处。已知元件包 壳的热导率kc = 0.00547（1.8tcs+32）+13.8 W/（m•℃），试 用单通道模型求燃料元件中心最高温度。