热工流体

第一章核燃料、包壳材料、冷却剂及其热物性

1、固体核燃料按物理化学形态不同分为哪三种？压水堆常使用哪两种燃料？

金属型、陶瓷型和弥散体型。常使用金属型和陶瓷型。

2、压水堆常使用哪两种包壳材料？在稳态热工设计中，包壳外表面最高限制温度是多少？锆2、锆4。外表面最高限制温度是350℃。

3、氧-铀原子比为2的二氧化铀的熔点是多少？二氧化铀的热导率随温度的变化规律怎样？2800℃。变化规律：以1600℃为界限，先下降后上升。

4、随着辐照和燃耗的加深，二氧化铀的熔点下降和热导率减小。

第二章反应堆内的释热

1、反应堆的热源主要来自核裂变过程和堆内材料与中子的辐射俘获（n，γ）反应中释放出来的能量，每次核裂变在反应堆内总计产生200兆电子伏的能量，其中大约90%是在燃料元件内转化成热能的。在现代大型压水堆设计中，往往取燃料元件的释热量占堆总释热量的97.4%。

2、堆芯体积释热率q v，c的定义？与哪几个参量有关？

定义：堆芯内单位时间和单位体积堆芯体积内由裂变反应释放的能量称为堆芯体积释热率。

与堆芯释热量占反应堆总释热量的份额、一次裂变释放的能量、可裂变核子的密度、有效微观裂变截面和中子注量率有关。

3、对于有限圆柱体的均匀裸堆，堆芯热中子注量率沿径向呈零阶贝塞尔函数分布，沿轴向呈余弦函数分布。影响堆芯功率分布的主要因素：燃料装载、控制棒、水隙和空泡率和结构材料。

4、径向核热通道因子的定义是：

热通道的平均热流密度/ 堆芯平均通道的平均热流密度

轴向核热通道因子的定义：

热通道的最大热流密度/ 热通道的平均热流密度

热流密度核热通道因子的定义:

以上两项乘积。即为：热通道的最大热流密度/ 堆芯平均通道的平均热流密度

5、慢化剂中热量的三个主要来源是裂变中子的动能、吸收裂变产物放出的β粒子的能量和吸收γ射线的能量。压力容器或壁厚构件中γ射线能量的三个来源是裂变时瞬发γ射线、裂变产物衰变时放出的γ射线和中子俘获产物放出的γ射线。

6、停堆后释热包括剩余中子、裂变产物衰变和中子俘获产物衰变三个来源。采用主冷却剂系统排出、安注系统排出、增加主循环泵的转动惯量和自然循环流动四个措施带出停堆后的释热。

第三章反应堆传热

1、堆芯内燃料芯块核反应释热传输到反应堆外经过三个过程：

a）燃料元件的导热：q，公式是傅立叶定律，单位W/m.K

b）包壳外表面与冷却剂之间的传热：q，牛顿冷却定律，单位W/m2

c）冷却剂的输热：P th，t，热能守恒方程，单位W。

2、单相水在圆管内作强迫对流定型湍流传热时，其热边界层的厚度怎样影响其对流传热系数h？

在紧贴管壁附近，有一层流体薄层作层流流动，大部分径向温差降落在此层内，即为热边界层。水的流速越高，热边界层的厚度越小，对传热系数h越大。

公式：h约等于流体热导率/ 热边界层厚度

3、沸腾分成哪两类？标出池式沸腾曲线上各区传热工况？影响池式泡核沸腾的主要因素有那些？

流动沸腾和池式沸腾。图为波浪上升状态。

依次各点的工况为：A点前，单相液体自然对流传热；AB区，泡核沸腾和自然对流混合传

热；BC区，泡核沸腾传热；C点，临界热流工况；CD区，过度沸腾传热区；D点，稳定膜态沸腾起始点；DEF区，稳定膜态沸腾传热工况。

影响泡核沸腾的主要因素：系统压力，欠热度，加热表面粗糙度，壁面方位和尺寸。

4、热平衡含气率x E的定义？泡核沸腾传热的三种主要机理是什么？稳定膜态沸腾传热的主要机理是什么？通过液膜的强制对流蒸发传热的主要机理是什么？

x E = (h-hf) /hfg （流体比焓—饱和液体比焓）/ 汽化潜热

稳定膜态沸腾的主要机理是：导热、对流和热辐射。

强制对流蒸发传热的主要机理是：导热和对流传热。

5、以均匀低热流密度或均匀高热流密度加热一根垂直管段，请试标出从底部进口至管出口可能出现的流型和传热工况分别是什么？

Page 46 图3-7 图3-8

6、从传热的观点来说，泡核沸腾起始点ONB的定义？

泡核沸腾起始点就是流体从单相对流传热向沸腾的两相传热的转折点。

7、在DNB型和蒸干型两种临界热流密度工况中，哪一种使壁面温度升高的幅度大？为什么？

DNB型。因为其在壁面上形成蒸汽覆盖壁面，液体不能接触，传热恶化，q值高，壁温急剧升高；而蒸干时，蒸汽流速较高，传热能力并不太低，q值小，一般不会使壁面立刻烧毁。

第四章燃料元件和堆内部件的传热及温度分布

1、画出板状或棒状燃料元件内从燃料中心线到水通道中心线之间的温度分布曲线？

P73 图4-1

2、对于压水堆棒状燃料元件，间隙热导的气隙导热模型的表达式？间隙热导的经验值约是多少？

无内热源、常导热率、稳态导热。公式和推导过程在P77—P78 。

经验值是5678W/（m2.℃）

3、简述积分热导率的概念？

燃料芯块的热导率与温度有关。因为常用的UO2燃料，热导率值小，而且随燃料的温度变化较大，呈非线性关系。如果把热导率对温度的积分作为一个整体看待，即可达到计算的目的。这就是积分热导率。

公式是对Ku在T0~Ts的温度范围内进行积分。

4、P88 图4-4。最后一问是斜直线。

第5章稳态工况下反应堆流体力学分析

1、怎样判断流体在管内受迫流动是层流还是湍流？

根据雷诺数。Re=UL/v，其中U为速度特征尺度，L为长度特征尺度，v为运动学粘性系数。对于圆管内流动，雷诺数小于等于2300，管流一定为层流；雷诺数大于等于8000，一定为湍流。其之间为过渡区。

2、流体的流动压降包括哪几个部分？哪两种压降是不可逆压力损失？

提升压降、摩擦压降、加速度压降、形阻压降。摩擦压降和形阻压降是不可逆压力损失。

3、伯努利方程的两种形式在P103（5-13A、5-13B），每项的物理意义可参考P102。

提升压降Δpg，Δpf的计算式在P104。

单相流体在通道中流动时，其加速度压降包括流体密度沿通道长度的变化而引起的加速度压降，通道横截面积沿通道长度的变化而引起的加速度压降两个部分。

4、当流体流经截面突然扩大或截面突然缩小的通道时，其压力变化特点？

流体经过一个截面突然增大的通道时，产生一个负压降，流体的降压升高；流体经过一个截面突然缩小的通道时，产生一个正压降，流体的静压降低。

5、何谓单组分两相流和双组分两相流？盐和水一起流动是两相流吗？油和水呢？

两项流动：同时存在着两个相并具有明确的相间分界面的流体流动。

单组分两相流：同一物质的两个相的流动；双组分两相流动：两种不同物质的两相流动。如上，盐和水、油和水都不是。