热工分析
核反应堆热工分析
核科学与技术学院
2 堆芯功率的分布及其影响因素
轻水作慢化剂的堆芯中，水隙的存在引起附加慢化作 用，使该处的中子通量上升，提高水隙周围元件的功 率，增大了功率分布的不均匀程度
影
响
燃料布置
功
率
分
控制棒
布
的
因 水隙及空泡
素
克服办法：采用棒束型控制棒组件
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2 堆芯功率的分布及其影响因素
轻水作慢化剂的堆芯中，水隙的存在引起附加慢化作 用，使该处的中子通量上升，提高水隙周围元件的功 率，增大了功率分布的不均匀程度
整个堆芯的 热功率
计入位于堆 芯之外的反 射层、热屏 蔽等的释热 量
R f N f 正比 Nc 1.60211010 Fa Ef N f Vc
qv Fa E f N f
Nt Nc / Fa (qvVc )106 / Fa
106 E f N f Vc
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2 堆芯功率的分布及其影响因素
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1 核裂变产生能量及其分布
裂变碎片的动能 约占总能量的 84%
裂变能的绝大部 分在燃料元件内 转换为热能，少 量在慢化剂内释 放，通常取 97.4% 在 燃 料 元 件内转换为热能
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1 核裂变产生能量及其分布
不同核素所释放出来的裂变能量是有差异的，一般认为取
Ef 200MeV
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2 堆芯功率的分布及其影响因素
非均匀堆栅阵
用具有等效截面的圆来代替原来的正方形栅元 假设热中子仅在整个慢化剂内均匀产生
运用扩散理论，燃料元件内热中子通量分布的表达式：
AI0 (K0r)
若燃料棒表面处的热中子通量为 ，则在 s s，则：
6米焦炉热工参数分析
6m焦炉热工参数的分析及节能措施汪洋（攀钢煤化工厂，攀枝花617022)根据国家“十一五”钢铁企业发展纲要中节能减排的要求，我厂对新1、2号焦炉的热工参数进行了测量与计算，在此基础上研究了6m焦炉的节能降耗方案，以实现符合国家节能减排要求的焦炉最佳经济运行模式。
1 物料平衡物料平衡计算中取1000kg干煤为基准。
物料平衡参数见表1。
物料平衡G入＝ GM+GS= 1130.58 kgG出= GJ+GV+GB+GA+GZ+GK+GS+GL= 1120.981 kg物料误差η = （G入－G出）/G入×100% = 0.85%计算误差为0.85%<5%，符合行业标准。
2 能量平衡对炼焦炉的热平衡，一般应以焦炉本体为测定体系。
热量平衡参数见表2，根据表2数据计算得出本次标定的2号焦炉的热平衡误差为1.71%<5%, 符合行业标准。
2.1 效率计算1）热效率：η热 = （Q供－Q废－Q不）Q供＝ 81.31%2）热工效率：：η热工 = （Q供－Q废－Q损－Q散）Q供＝68.16%3）窑炉统一效率：η统＝（Q有－Q原）/（Q供－Q原）=67.82%2.2 炼焦耗热量计算1) 相当耗热量。
用湿煤炼焦，以l kg干煤为计算标准，需供给焦炉的热量：q相＝Q1/1000 = 2847 kJ/kg干煤2) 湿煤耗热量。
1 kg湿煤炼成焦炭需供给焦炉的热量：q湿=q相×（100－Mt）/100 = 2518.2 kJ/kg表1 物料平衡参数表2 热量平衡参数3) 干煤耗热量。
1 kg水蒸汽出炭化室所需热量：qs1＝[ (2500+2.06×755) + (2500+748×2.056)]/ 2×0.6782 = 5966.7 kJ/kg由q湿=q干×（100－Mt）/100－qs1(Mt/100)得q干＝［q湿－qs1(Mt/100)］/(100－Mt)×100 = 2067.7 kJ/kg4）相当（换算）耗热量。
建筑节能技术中的热工分析
建筑节能技术中的热工分析建筑节能是建筑业面临的重要问题之一。
节能是减少建筑对环境的负面影响的重要手段，也是提高建筑能源利用效率的必要手段。
在建筑节能技术中，热工分析是一个重要的技术手段。
本文将从热工分析的意义、热工分析的应用以及热工分析的发展趋势三个方面分析建筑节能技术中的热工分析。
一、热工分析的意义热工分析又称热工计算，是通过计算建筑物内部热传导、空气流动及能量平衡等参数，评估建筑物的热性能和能源利用效益，从而探究建筑空间利用方式的可行性、可靠性以及可持续性。
在建筑节能技术中，热工分析可以帮助设计师和建筑师更好地选择建筑材料，设计建筑保温层，并在建筑的使用过程中评估建筑的能耗表现。
同时，热工分析也可以为恰当的空调系统设计和使用提供基础依据。
因此，热工分析在建筑节能技术的应用中起着重要作用。
二、热工分析的应用在建筑节能技术中，热工分析有以下主要应用：1. 建筑能耗评估热工分析可以通过计算建筑物热学参数，评估建筑的能耗表现。
在建筑能耗评估的过程中，需要考虑建筑物的结构、材料、气候环境和建筑的使用情况等因素。
通过热工分析，可以确定建筑物内部的热传导和热辐射量，从而帮助建筑师评估建筑能耗的状态，进而制定合适的节能措施。
2. 建筑保温层设计热工分析可以帮助建筑师设计建筑的保温层。
在设计保温层时，需要考虑建筑内部和外部及底部、顶部、墙和地板之间的热传导。
通过热工分析，可以评估各种建筑保温层材料的性能，并确定最适合的材料和厚度。
3. 空调系统设计和使用在热工分析中，可以计算出建筑内部空气流动和温度变化等参数，从而帮助设计师和建筑师确定最佳的空调系统设计和使用方案，以保证建筑内部温度舒适、节能和健康。
三、热工分析的发展趋势随着建筑节能技术的不断推进和发展，热工分析也在不断发展和完善。
未来，热工分析的发展趋势主要有以下几个方面：1. 模拟技术的发展基于BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）的热工分析已成为当前最先进的建筑热工分析技术之一。
岩棉板热工性能分析
岩棉节能板系统的热工性能分析
1）、热工性能的基本参数
材料导热系数λ：表示物质的热传播的能力。
λ越小，物体的热绝缘性越好。
这个标准是在实验室里，根据ISO 8301的标准，在100℃的条件下测定的，单位是 W/m.K 。
λ值小于0.065W/m.K，这个物体是热的绝缘体。
岩棉板（密度为
传热阻值R：表示一个物体在传播热量时从一侧传播到另一侧受到的阻碍大小。
同物体的厚度和导热系数有关。
R=d(厚度）/ λ（导热系数），单位:㎡·k/W 。
R值越高，表示物体绝热性能越好。
80mm厚的岩棉板的R值为：0.048 W/m.K
传热系数K：是表示热量传播能力的系数。
K=1/R，它的单位是W/m2.K 。
K值越低，表示物体绝热性能越好。
2）、岩棉节能板系统的热工性能
假设条件：80mm厚岩棉节能板，室内不砌其它墙体，系数取夏热冬暖地区。
墙体总传热阻值R：
冬季 RJ0=0.11+0.08/0.048+0.04=1.82 ㎡·k / W
夏季 RJ0=0.11+0.08/0.048+0.05=1.83 ㎡·k / W
总传热系数K：
冬季K=1/1.82=0.55 W/(㎡·K)
夏季K=1/1.83=0.55 W/(㎡·K)
根据2005年建设部制订的《公共建筑节能设计标准》，在“基准建筑”围护结构的构成中的外墙K值广州为2.35W/m2.k。
由此可见，采用80mm厚的岩棉节能板系统，具有良好的保温节能效果，单从保温性能来讲,可直接用于围护墙体。
机械工程中的热力学与热工性能分析研究
机械工程中的热力学与热工性能分析研究引言：机械工程是一个广泛而复杂的领域，涉及到许多不同的学科和技术。
其中，热力学与热工性能分析是机械工程中至关重要的一部分。
热力学研究能量转化和能源传递的原理，而热工性能分析则关注如何提高能源利用效率以及减少能源损失。
本文将探讨机械工程中的热力学和热工性能分析的重要性以及其应用于实践中的价值。
一、热力学在机械工程中的应用热力学研究能量转换和能源传递的过程，为机械工程中的设计和分析提供了基础理论。
热力学第一定律描述了能量守恒的原则，即能量既不能被创造也不能被毁灭，只能转化为其他形式。
这个原则对机械工程师来说非常关键，因为他们需要确保在能量转换中不会有能量损失，从而提高机械设备的效率。
热力学第二定律则描述了能量的转移方向和转化效率，即熵增原理。
在机械工程中，熵增原则告诉我们，能量转换过程中总会有一些能量转化为无用的热量，无法再次被利用。
因此，机械工程师需要设计和优化系统，使得不可避免的能量损失最小化，以提高能源利用效率。
二、热工性能分析在机械工程中的应用热工性能分析是机械工程师在设计和改进能源系统时非常重要的工具。
该分析方法通过评估能源系统的能量利用效率和功率损失情况，帮助工程师确定改进措施，从而减少能源浪费。
以下是一些常见的热工性能分析方法：1. 热力学循环分析：通过评估循环中的工质状态和能量转移，确定能量损失的来源和影响因素。
这有助于工程师改进循环系统的设计和操作参数，提高能源利用效率。
2. 热流分析：分析能源系统中的热传导和辐射，探究热量在系统中的分布和损失情况。
通过优化热流路径和改进绝热材料的选用，可以减少能源的损失和浪费。
3. 效能分析：评估能源设备和系统在实际运行中的能源利用效率。
通过监测和分析能源设备的性能曲线，工程师可以找出能量浪费的问题，并提出改进措施以提高整体效率。
三、机械工程中热力学与热工性能分析的案例研究为了进一步说明热力学与热工性能分析在机械工程中的应用，我们将介绍两个案例研究。
工业炉窑热工性能模拟与优化分析
工业炉窑热工性能模拟与优化分析工业炉窑是能源消耗较高的设备之一，热工性能的模拟与优化分析对于节能减排和资源利用效率的提高具有重要意义。
本文将从炉窑的热工特性、模拟方法、优化分析以及未来发展趋势等方面进行综述。
首先，炉窑的热工特性是研究和模拟的关键。
炉窑的热工特性包括物质传热、能量转化、燃烧特性等。
物质传热是炉窑内部传热的基本方式，主要包括对流传热、辐射传热和传导传热。
能量转化是指炉窑内部燃料的燃烧释放的能量被转化为物体的热量。
燃烧特性是指燃料在炉窑内燃烧过程中产生的燃烧温度、燃料消耗等指标。
热工特性的准确模拟与分析可以为炉窑的优化设计和运行提供重要依据。
其次，炉窑的热工性能模拟方法主要包括传统的解析模型和基于计算机的数值模拟方法。
传统的解析模型主要基于物理原理和经验公式，针对不同类型的炉窑，可以建立相应的数学模型来预测热工性能。
这种方法具有计算速度快、模型简单易懂的优点，但对炉窑内部复杂的传热和燃烧过程难以准确描述。
相比之下，基于计算机的数值模拟方法则更加准确和全面。
数值模拟方法基于流体力学和燃烧动力学原理，通过将炉窑划分为离散的区域，建立方程组并进行求解，可以得到炉窑内部温度、流场和燃烧产物等详细信息。
数值模拟方法对于复杂炉窑的模拟和优化具有重要意义。
针对工业炉窑的热工性能模拟与优化分析，研究人员提出了一系列方法和技术。
一方面，可以通过改变炉窑结构和燃烧控制参数，优化炉窑内部的流场和温度分布，以提高热效率和降低能量消耗。
例如，通过调整炉窑内部的风口位置和形状，优化燃烧空气的分布和速度，可以改善燃烧效果和减少烟气排放。
另一方面，可以通过改变燃料类型和热处理工艺，优化炉窑内部的燃烧过程，以提高产品质量和减少能源消耗。
例如，通过采用高效节能的燃烧器和燃烧过程控制技术，可以提高燃烧效率和产品的一致性。
此外，炉窑热工性能模拟与优化分析在实际应用中还存在一些挑战和难点。
首先，复杂炉窑内部的物理过程具有非线性和多尺度的特点，导致数值模拟计算量较大且耗时。
铁矿石烧结过程的热工分析
固相反应
不同矿物颗粒在高温下 发生化学反应，生成新
的矿物相。
液相形成
部分易熔组分熔化，促 进颗粒粘结，形成块状
烧结矿。
气体逸出
分解反应和固相反应过 程中产生的气体逸出， 影响烧结矿的孔隙率和
气孔形状。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
03
铁矿石烧结过程的热工分析方法
意义
烧结是钢铁工业中的重要环节， 通过烧结可以大规模地生产高质 量的铁块，满足钢铁生产的需求 。
铁矿石烧结的基本流程
配料与混合
将铁矿石、燃料和溶剂等原料 按照一定比例混合，加入适量
的水搅拌成料浆。
造球
将料浆注入造球机中，通过滚 动和压缩作用形成一定粒度的 球形颗粒。
烧结
将球形颗粒送入烧结机中，在 高温下进行燃烧和熔融，使铁 矿石中的氧化物还原并熔化成 液态。
01
铁矿石烧结过程简介
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
铁矿石烧结的定义
• 铁矿石烧结：将铁矿石、燃料和溶剂等原料按照一定比例混合 ，在高温下进行燃烧和熔融，使铁矿石中的氧化物还原并熔化 成液态，最终冷却凝固成块状铁的过程。
铁矿石烧结的目的和意义
目的
将铁矿石中的氧化物还原成铁， 并去除其中的杂质，提高铁的纯 度和质量。
在新产品开发中的应用
1 2
开发新型烧结矿
通过对铁矿石烧结过程中的热工分析，可以了解 铁矿石的烧结特性，开发新型烧结矿。
优化新产品配方
通过对铁矿石烧结过程中的热工分析，可以了解 不同原料的烧结特性，优化新产品的配方。
3
提高新产品质量
高层建筑外墙材料的热工性能分析
高层建筑外墙材料的热工性能分析随着现代城市建设的不断发展，高层建筑日益增多，外墙材料对建筑的热工性能至关重要。
外墙材料的热工性能直接影响着建筑物的能源效益和室内舒适度。
因此，对于高层建筑外墙材料的热工性能分析具有重要的现实意义。
首先，我们需要了解什么是高层建筑的外墙材料。
外墙材料通常分为三种类型：隔热材料、隔音材料和装饰材料。
隔热材料起到保温作用，有助于减少能源消耗；隔音材料可以提供室内的舒适环境，减少噪音干扰；而装饰材料则可以增强建筑的美观性。
这些不同类型的材料在热工性能上也有所差异，需要进行详细的分析。
其次，我们来谈谈高层建筑外墙材料的热阻性能。
热阻性能是指外墙材料阻碍热量传递的能力。
一般来说，热阻性能越高，外墙材料的保温性能越好。
常见的隔热材料如聚苯板、岩棉板和聚氨酯等，它们的热阻性能较高，能够有效地减少热能的传输，保持室内温度稳定。
隔音材料如吸音壁板、吸音隔音垫等，通过其独特的结构和材料特性，可以有效地吸收和减少外界噪音对室内环境的干扰。
装饰材料如大理石、玻璃幕墙等虽然对热阻性能影响较小，但可以为建筑增添美感，提高其整体价值。
然而，仅仅考虑材料的热阻性能是不够的。
热容性能也是热工性能中的重要指标之一，它反映了材料对热量的吸收和释放能力。
热容性能高的材料可以储存更多的热量，对于室内温度的稳定起到积极的作用。
例如，混凝土等高热容材料可以吸收白天的太阳能，并在夜晚释放，保持室内温度的稳定。
除了热阻性能和热容性能，热传导性能也是热工性能的一个重要方面。
热传导性能是指材料传递热量的能力。
热传导性能高的材料会导致热量迅速传输，影响室内的温度调节。
例如，铝合金等金属材料的热导率较高，容易导热，难以保持室内稳定的温度。
此外，与热工性能相关的还有外墙材料的透湿性能。
透湿性能是指外墙材料对水蒸气的透过能力。
良好的透湿性能可以使墙体内部的水分排泄和干燥，有效减少霉菌和水腐蚀的发生。
总之，高层建筑外墙材料的热工性能分析是一个复杂的课题。
核反应堆热工分析(热工部分)
影 响 功 率 分 布 的 因 素
燃料布置 控制棒 水隙及空泡
通常I区的燃料富集度是最低的，III区的燃料富集度最高
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二
2.堆芯功率的分布及其影响因素
控制棒一般均匀布置在高中子通量的区域，既提高 控制棒的效率，又有利于径向中子通量的展平
影 响 功 率 分 布 的 因 素
燃料布置 控制棒 水隙及空泡
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四
停堆后的功率
在反应堆停堆后，由于中子在很短一段时间内还会引起裂变，裂变产物的 衰变以及中子俘获产物的衰变还会持续很长时间，因而堆芯仍有一定的释 热率。这种现象称为停堆后的释热，与此相应的功率称为停堆后的剩余功 率。
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四
停堆后的功率
剩余中子引起的裂变 燃料棒内储存的显热
(r , z ) 0 J 0 (2.405
外推半径：R e
r z ) cos Re LRe
R R R 0.71tr 外推高度： LRe LR 2LR LR 1.42tr
堆芯的释热率分布
r z qv (r , z ) qv ,max J 0 (2.405 ) cos Re LRe
二
1.核裂变4% 裂变能的绝大部 分在燃料元件内 转换为热能，少 量在慢化剂内释 放 ， 通 常 取 97.4% 在 燃 料 元 件内转换为热能
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二
1.核裂变产生能量及其分布
不同核素所释放出来的裂变能量是有差异的，一般认为取 E f 200 MeV
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反应堆热工水力学
堆内释热
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1 一
1.核反应堆热工分析的任务
安全：
稳定运行，能 适应瞬态稳态 变化，且保证 在一般事故工 况下堆芯不会 破坏，最严重 事故工况下也 要保证堆芯放 射性不泄漏
建筑热工性能分析评估建筑热环境与能耗的关键手段
建筑热工性能分析评估建筑热环境与能耗的关键手段建筑热工性能分析评估是评估建筑热环境与能耗的重要手段之一。
通过对建筑热传输过程的分析与评估，可以全面了解建筑的热工性能，从而提出相应的改进措施。
本文将介绍建筑热工性能分析评估的相关内容，并给出一些关键的分析评估方法。
1. 热传输与能耗的基础知识建筑热传输和能耗是建筑热工性能的重要指标。
热传输是指热量在建筑中的传递过程，而能耗则是指建筑在使用过程中所消耗的能源量。
热传输和能耗直接关系到建筑的舒适性和能源利用效率，因此对其进行准确评估非常重要。
2. 热工性能分析的方法（1）敏感性分析法敏感性分析法是通过对建筑各项参数进行改变，观察其对建筑热传输和能耗的影响程度，从而评估建筑热工性能的一种方法。
通过该方法，可以找出关键参数，进而制定改进策略。
（2）热工模型分析法热工模型分析法是一种定量评估建筑热工性能的方法。
它基于建筑热传输的物理原理，通过建立建筑的热工模型，计算建筑在不同条件下的热传输过程，进而评估建筑的热工性能。
（3）实测分析法实测分析法是通过现场实测来评估建筑热工性能的方法。
通过对建筑热通量、温度、湿度等参数进行实时监测，可以准确评估建筑的热工性能，发现潜在问题，并进行相应的改进。
3. 建筑热环境评估建筑热环境评估是评估建筑热工性能的重要内容之一。
它通过对建筑内外热环境的监测和分析，了解建筑环境中的温度分布、湿度条件、热辐射等指标，来评估建筑的热环境舒适性。
4. 建筑能耗评估建筑能耗评估是衡量建筑热工性能的重要指标之一。
它通过对建筑能源消耗的监测和分析，了解建筑的能源利用效率，从而评估建筑的能耗情况，并提出相应的节能措施。
5. 建筑热工性能改进措施（1）优化建筑材料选择适合的建筑材料可以改善建筑的热工性能。
选择具有良好隔热性能和保温性能的材料，可以减少热传输损失，提高建筑的能耗效率。
（2）设计合理的建筑结构设计合理的建筑结构可以优化建筑的热工性能。
合理布局建筑的外墙和窗户，以减少热传输，提高建筑的隔热性能。