至第五控制体的各量计算:因为五个控制体的计算过程类似,这里只说明第一个控制体的计算过程。在现有的参数下,根据热流量与流量的关系和迭代算法,求出该控制体的出口温度。通过流通截面积与湿周的关系求出栅元的当量直径。再根据上面的温度,查出对应的热物性参数由雷诺数与努尔数的关系,解出控制体出口处的对流换热系数。因为不知该处的流体状态,分别用单相强迫对流放热公式和詹斯洛特斯传热方程算出各自的膜温压,取较小的值加上出口处的流体温度即是包壳的外表面温度。由包壳的外表面的温度再根据圆管的传热方程运用迭代算法解出包壳内表面的温度。芯块与包壳内表面之间的导热问题,根据间隙导热模型,即可解出芯块表面的温度,根据内热源的导热模型,依据积分热导率与温度的对应关系和插值方法,解出芯块中心的温度。接下来依据冷却剂的温度,得出的控制体出口处的含汽量。进而依据W3公式求出该出的临界热流量,最后得出该出的烧毁比DNBR。(5)热管的压降计算:
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f热管的压降包括摩擦压降、提升压降、进出口局部压降、定位搁架出口压降。摩擦压降可由计算单相流的达西(Darcy)公式算得。提升压降可由根据位置的变化算得,其中参数都取平均值。其余的压降根据形阻压降的基本公式再乘以相应的系数求得。最后各项相加得出热管的总压降。
六、热工设计准则和出错矫正
目前,压水核反应堆的稳态热工设计准则有:(1)燃料元件芯块内最高温度应低于其相应燃耗下的熔化温度。目前,压水堆大多采用UO2作为燃料。二氧化铀的熔点约为2805±15℃,经辐照后,其熔点会有所降低。燃耗每增加104兆瓦日吨铀,其熔点下降32℃。在通常所达到的燃耗深度下,熔点将降至2650℃左右。在稳态热工设计中,一般将燃料元件中心最高温度限制在2200~2450℃之间。(2)燃料元件外表面不允许发生沸腾临界。通常用临界热流密度比DNBR来定量地表示这个限制条件。DNBR是根据堆内某处燃料元件周围的冷却剂状态使用专门的计算公式而得到的临界热流密度与该处燃料元件表面的实际热流密度的比值。DNBR随堆芯通道的长度是变化的,在整个堆芯内,DNBR的最小值称为最小DNBR,用MDNBR或DNBRmi
表示。为了确保燃料元件不烧毁,当计算的最大热功率下,MDNBR不应低于某一规定值。如果计算热流密度的公式没有误差,则当MDNBR1时,表示燃料元件表面要发生沸腾临界。若该公式存在误差,则MDNBR就要大于1。例如,W3公式的误差为23,所以当使用W3公式计算DNBR时,就要求MDNBRr