核电厂热工水力学

水。
核电厂热工水力学
1.4 泡核沸腾起始点（ONB）的确定，汽泡开始脱离壁面点（FDB）的确定，热平衡态饱和沸腾起始点的确定
在热流密度沿管均 匀分布加热情况下 ，A、B、C三区的 传热工况、流体平 均温度和壁面温度 沿流动方向的变化 。由于流体压力沿 管长稍减小，所以 饱和温度亦沿管长 稍下降
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直接计算出泡核沸腾开始点的壁温 TW,ONB ，然后再由方程（3
－29）计算出发生
ONB
时的流体平均温度
T ONB b
。
根据热平衡关系可以求出泡核沸腾开始点的位置 zONB （见 图 3－7）：
qPh zONB GL AcpL (TbONB Tf ,in )
（3－33）
解得 zONB 为
zONB
GL AcpL (TbONB Tf .in ) qPh 核电厂热工水力学
W/(m2K)或 W/(m2℃）；TS 是液体饱和温度，K 或℃； p 是
来自百度文库
流体压力，MPa 。
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在给定压力 p 和传热系数 hL0 情况下，如果已知流体平均温 度Tb ，就可以联立方程 （3－29）和方程（3－30）－（3－32）中的任何一个求解
出泡核沸腾开始点的壁温TW,ONB 及其热流密度 qONB ；如果已知热 流密度 q ，可以由方程（3－30）－（3－32）中的任何一个
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1.1流动沸腾的传热工况和流型
考察一根全长均 匀加热的垂直圆 管，该管承受较 低的热流密度q， 管底部以这样的 速度供给欠热液 体，使得液体在 管全长上能蒸发 完。
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在高热 流密度 下，垂 直管内 的流动 沸腾的 传热工 况和汽 －液两 相流型
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A 单相液体区 B 过冷泡核沸腾 C+D 饱和泡核沸腾 E+F 通过液膜的强制对流传热 G 缺液区传热 H 单项蒸汽对流传热
堆芯传热
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1流动沸腾传热
流动沸腾是指液体有宏观运动的系统内的沸 腾，加热面上汽泡生长受到液体流动方向上 的附加作用，使壁面的泡化过程特性发生变 化。液体运动可以是由外力强制作用引起的 强迫流动，也可以是由流体密度差造成的自 然对流。流动沸腾常伴随着各种汽—液两相 运动，所以它比池内沸腾复杂。
适用于水。
2．Thom 关系式
TW
TS
22.65( q )0.5 exp( p / 8.7) 106
（3－28）
实验条件：上升水流动，管内径 D 12.7 mm；质量流密度
G 1044 3800 kg/(m2 s)；压力 p 5.17 13.8 MPa；管加热长度
Lh 1.5 m；热流密度 q 直到1.58106 W/m2。该式也只适用于
1.4.1泡核沸腾起始点（ONB）的确定
当壁面过热度 TW 达到泡化所必需的过热度 TW，ONB 时， 壁面上泡化发源点就开始生成汽泡，泡核沸腾便开始。泡
核沸腾开始后，传热系数增大，壁温稍有下降，后随Tb 升 高而逐渐增高。从传热的观点来说，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。因此，
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1.2强制对流沸腾的临界热流密度工况(CHF)
强制对流沸腾可能出现两种不同的临界热流密度工况（CHF ），一种是偏离泡核沸腾（简称DNB），另一种是蒸干（ Dryout）。它们在控制热流密度的情况下都能使壁温从接近 饱和温度突然跃升到大大地超过饱和温度。发生DNB时，由 于汽膜覆盖壁面使传热系数突然降得很低，而热流密度却很 高，致使壁面骤然达到极高的温度，结果常使壁面被快速烧 毁。这样，发生DNB的热流密度便与引起实际烧毁的热流密 度几乎相等。 对于蒸干，由于热流密度较低和传热系数较高，则壁温突然 上升得并不很高，远达不到使壁面立刻烧毁的温度。所以， 蒸干时的热流密度远低于实际烧毁的热流密度。 两种CHF工况的特点是传热系数急剧降低，壁温突然升高。
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Saha—Zuber 以 Peclet 数 Pe 为横坐标，Stanton 数 St 为 纵坐标整理了汽泡开始脱离壁面点（FDB）的实验数据， 得到图 3－8。
图 3—8 汽泡开始脱离壁面点的条件
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Saha—Zuber 具体给出汽泡开始脱离壁面的条件关系 式为：
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1.3常用的泡核沸腾（包括欠热和饱和泡核沸腾）传热关系式
1．Jens—Lottes 关系式
TW
TS
25( q )0.25 exp( p / 6.2) 106
（3－27）
实验条件：上升水流动，质量流密度 G 111.05104 kg/(m2
s)，水温度 Tf 115－340℃；压力 p 0.7 17.2 MPa；管内 径 D 3.63 5.74mm；热流密度 q 直到12.5106 W/m2。该式只
（3－33A）
1.4.2汽泡开始脱离壁面点（FDB）的确定
在该点之前，由于主流液体的温度很低（即高欠 热度），当汽泡顶端一进入欠热液体便立即凝结 。因此，汽泡只能在很薄的过热边界层内黏附在 壁面上。随着主流液体温度和壁面温度的升高， 汽化核心数目增多，汽泡长大并开始脱离壁面， 泡核沸腾传热增强（占主导地位），所以，汽泡 开始脱离壁面点也可以看作充分发展的欠热泡核 沸腾开始点（FDB）。由于汽泡脱离开壁面，使 蒸汽含量表现出一种容积效应，所以，该点也叫 净蒸汽产生开始点。在该点之后，可以认为是汽 —液两相流动。
该点的壁面温度 TW ,ONB 必须既满足单相对流传热方程又满
足泡核沸腾传热方程。
单相对流传热方程（在 ONB 点上）： q
TW Tb hL0 核电厂热工水力学
（3－29）
泡核沸腾传热方程（在 ONB 点上）：常用如下三个
（1）Jens—Lottes：
TW
TS
25( q )0.25 exp( p / 6.2) 106
（2）Thom：
（3－30）
TW
TS
q 22.65(106
)0.5
exp(
p
/
8.7)
（3）Bergles—Rohsenow：
（3－31）
0.489 p0.0234
q
TW
TS
0.556
15515
p1.156
（3－32）
式中，TW 为壁面温度，K 或℃；Tb 是流体平均温度，K 或℃；
q 是壁面热流密度，W/m2； hL0 是单相液体对流传热系数，