硕士 核反应堆热工分析
核反应堆热工分析整理
二.简答题1.影响功率分布的因素有哪些，分别有什么影响？答：A.燃料布置：均匀装载：中心区域会出现较高的功率峰值，限制堆的总功率输出量，且平均燃耗也较低分区装载：中心功率水平降低，外区功率水平上升，整体功率分布得到展平，平均燃耗也提高了B.控制棒：用控制棒时堆芯功率峰值对平均功率之比可能高于未受扰动的堆芯的该比值。
径向：堆寿命初期，中央控制棒插入可使径向功率分布得到展平，即中央部分中子通量及功率水平下降了，外区中子通量及功率水平提高了轴向：插入控制棒给轴向功率分布带来不利影响（如压水堆中，寿期初堆顶部插入控制棒，中子通量向堆底部歪斜；寿期末抽出控制棒，中子通量向堆顶部歪斜）C.水隙及空泡：水隙：引起附加慢化作用，使该处中子通量上升，导致周围元件功率升高，从而增大功率分布不均匀度；空泡：使周围的堆芯反应性下降2.控制棒、慢化剂和结构材料中热量产生的来源？答：A.控制棒的热源：吸收堆芯的γ辐射以及控制棒本身吸收中子的(n, α)或(n, γ)反应B.慢化剂的热源：裂变中子的慢化、吸收裂变产物放出的β粒子的一部分能量、吸收各种γ射线的能量C.结构材料的热源：几乎完全是由于吸收来自堆芯的各种γ射线3.两种沸腾的定义及特点是什么？答：大容积沸腾：定义：指由浸没在具有自由表面原来静止的大容积液体内的受热面所产生的沸腾特点：液体流速很低，自然对流换热起主导作用流动沸腾：定义：指流体流经加热通道是发生的沸腾，亦称为对流沸腾特点：常发生在强迫对流工况下4.沸腾临界包括哪两类，它们的物理特点及发生的区域分别是什么？答：5.答：A.（选取合适的燃料材料和包壳材料，并限制元件芯块中心温度低于燃料的熔点，包壳表面热流密度低于临界热流密度以）保证燃料元件包壳在寿命期内完整性B.棒径选择除满足物理设计中的水铀比要求外，还须满足热工传热的要求C.（限制包壳外表面的最大温度和限制芯块----包壳交界面处的最大温度来）保证在整个寿命期不产生不良的物理化学作用D.满足结构方面要求并易于加工，工艺性能好E.经济性好，价廉6.UO 2陶瓷燃料的优缺点？答：优点：熔点高、高温和高辐照下几何形状比较稳定；高温水和液态钠中具有良好的耐腐蚀性能；与包壳材料锆合金、不锈钢的相容性好缺点：导热性能差；热梯度下的脆性7.单相流体的流动压降包括哪些，定义分别是什么？答：提升压降：指流体自截面1至截面2时由流体位能改变而引起的压力变化加速压降：指因流体速度发生改变而引起的压力变化摩擦压降：指流体沿等截面直通道流动时由沿程摩擦阻力的作用而引起的压力损失 形阻压降：指流体流经有急剧变化的固体边界时所出现的集中压力损失8.垂直加热通道中流型有哪些，分别有什么特点？答：泡状流：液相是连续相，汽相以汽泡的形式弥散在液相中，两相同时沿通道流动。
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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
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：
核反应堆热工分析-课程设计
%另一种带入方式%P=15.8;Nt=1.82*10^9;W=8916.66667;t_fin=287;L=3.66 ;m=121;n=265;n0=17;d_cs=0.0095 ;d_ci=0.00836 ; %%有问题d_u=0.00819 ; %%有问题s=0.0126 ;kexi=0.05;Fu=0.974;F_rn=1.35;F_zn=1.528;F_ln=1.11;F_h5e=0.95;F_qe=1.03;F_he=1.085;K_in=0.75;K_out=1.0;K_gr=1.05;f1=0.48;f2=1.02;f3=1.5;f4=1.56;f5=0.96;f6=0.48;hg=5678;%t_fout=input('请任意输入一堆芯出口温度（T=325）：t_fout='); t_fout=325;r=1;kk=0;while r>=0.0001kk=kk+1;t_p=0.5*(t_fout+t_fin);if (280<t_p<=300)cp=19.35*t_p-350;elseif (300<t_p<=320)cp=34.43*t_p-4874;elseif (320<t_p<=340)cp=84.7*t_p-20960.4;endt1=t_fin+Fu*Nt/(W*(1-kexi)*cp);r=(t1-t_fout)/t_fout;t_fout=t1;endt_p=0.5*(t_fout+t_fin);% 计算燃料棒表面平均热流密度fz=m*n*pi*d_cs*L ; %计算堆心燃料棒的总传热面积q=Fu*Nt/fz ; %燃料棒表面平均热流密度F_qn=F_rn*F_zn*F_ln; % 有问题！！q_max=q*F_qn*F_qe;ql=q*pi*d_cs ;ql_max=ql*F_qn*F_qe;%计算平均管的流速dert=0.0008;Af=m*n*(s^2-pi*d_cs^2/4)+4*n0*s*dert*m/2; %堆心内流通面积if(300<t_p<=310)v=4.25*10^(-6)*t_p+1.0002*10^(-4);elseif(310<t_p<=320)v=5.112*10^(-6)*t_p-1.672*10^(-4);elseif(320<t_p<=330)v=6.444*10^(-6)*t_p-5.9344*10^(-4);elseif(330<t_p<=340)v=9.0976*10^(-5)*t_p-1.469128*10^(-3);endV=W*(1-kexi)*v/(Af);%fprintf('V=%.4f\n',V);%计算热管流量Ab=s^2-pi*d_cs^2/4;Wh=W*(1-kexi)*Ab/Af;%fprintf('Wh=%.4f\n', Wh);%热管中的计算De=4*(s^2-pi*d_cs^2/4)/(pi*d_cs);%t_fh1=input('请任意输入第一控制体热管流体温度（T=291）：t_fh1=');t_fh1=291;r1=1;kk1=0;while r1>=0.0001kk1=kk1+1;t_fhp1=0.5*(t_fh1+t_fin);if (t_fhp1<=300)cp1=19.35*t_fhp1-350;elseif (t_fhp1<=320)cp1=34.43*t_fhp1-4874;elseif (t_fhp1<=340)cp1=84.7*t_fhp1-20960.4;endt11=t_fin+q*F_rn*F_he*F_h5e*pi*L*d_cs/(Wh*cp1*6)*f1;r1=(t11-t_fh1)/t_fh1;t_fh1=t11;endt_fhp1=0.5*(t_fh1+t_fin);%fprintf('t_fh1=%.4f\n',t_fh1);ts=346.19;%计算第一控制体出口处的包壳外壁温if(t_fhp1<=300)u1=(-0.40072*t_fhp1+209.504)/10^6;k1=(-1.42504*t_fhp1+994.816)/1000;pr1=(-0.40072*t_fhp1+209.504)*(0.01935*t_fhp1-0.35)/(-1.42504*t_fhp1+994.816); elseif(t_fhp1<=320)u1=(-1.044416*t_fhp1+402.6128)/10^6;k1=(-6.916*t_fhp1+2642.104)/1000;pr1=(-1.044416*t_fhp1+402.6128)*(0.03443*t_fhp1-4.874)/(-6.916*t_fhp1+2642.104); elseif(t_fhp1<=340)u1=(-1.044416*t_fhp1+402.6128)/10^6;k1=(-6.916*t_fhp1+2642.104)/1000;pr1=(-1.044416*t_fhp1+402.6128)*(0.0847*t_fhp1-20.9604)/(-6.916*t_fhp1+2642.104); endre1=Wh*De/(Ab*u1) ;h1=0.023*re1^0.8*pr1^0.4*k1/De ;t_csh11=t_fh1+q*F_rn*f1*F_qe/h1;t_csh12=ts+25*(q*F_rn*f1*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh11<=t_csh12)t_csh1=t_csh11;elseif(t_csh11>=t_csh12)t_csh1=t_csh12;end%fprintf('t_csh1=%.3f\n',t_csh1);%t_csh1=t_csh1;%计算包壳内壁温度%t_cih1=input('请任意输入一包壳内壁温度（T=315）:t_cih1='); t_cih1=315;r12=1;kk11=0;while r12>=0.0001kk11=kk11+1;t_cp1=0.5*(t_cih1+t_csh1);k12=0.00547*(1.8*t_cp1+32)+13.8;t12=t_csh1+ql*F_rn*F_qe*f1*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k12);r12=(t12-t_cih1)/t_cih1;t_cih1=t12;end%fprintf('t_cih1=%.4f\n',t_cih1);%计算芯块表面温度t_uh1=t_cih1+ql*F_rn*F_qe*f1/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg);%fprintf('t_uh1=%.4f\n',t_uh1);%计算芯块中心温度if(t_uh1<=400) %300 400ku1=0.051*t_uh1+6.02;elseif(t_uh1<=500) %400 500ku1=0.0451*t_uh1+8.38;elseif(t_uh1<=600) %500 600ku1=0.0404*t_uh1+10.73elseif(t_uh1<=700) %600 700ku1=0.0368*t_uh1+12.89;elseif(t_uh1<=800) %700 800ku1=0.0337*t_uh1+15.06;elseif(t_uh1<=900) %800 900ku1=0.0312*t_uh1+17.06;elseif(t_uh1<=1000) %900 1000ku1=0.0292*t_uh1+18.86;elseif(t_uh1<=1100) %1000 1100ku1=0.0255*t_uh1+22.56;elseif(t_uh1<=1200) %1100 1200ku1=0.028*t_uh1+19.81;endkuto1=ku1+ql*F_rn*F_qe*f1/(4*pi*100) ;if(kuto1<=34.93) %500 600to1=22.173*kuto1-185.8 ;elseif(kuto1<=38.65) %600 700to1=26.74*kuto1-335.02;elseif(kuto1<=42.02) %700 800to1=27.17*kuto1-446.88;elseif(kuto1<=45.14) %800 900to1=32.05*kuto1-546.79;elseif(kuto1<=48.06) %900 1000to1=34.25*kuto1-645.89;elseif(kuto1<=50.61) %1000 1100to1=39.22*kuto1-884.71;elseif(kuto1<=53.41)% 1100 1200to1=35.71*kuto1-707.5;elseif(kuto1<=55.84) %1200 1298to1=40.32*kuto1-953.63;elseif(kuto1<=58.4) %1298 1405to1=41.84*kuto1-1037;elseif(kuto1<=61.95) %1405 1560to1=43.668*kuto1-1145;elseif(kuto1<=66.87) %1560 1738to1=36.23*kuto1-682.25;elseif(kuto1<=68.86) %1378 1876to1=69.35*kuto1-2899.2;elseif(kuto1<=71.31) %1876 1990to1=46.53*kuto1-1328.1;elseif(kuto1<=74.88) %1990 2155to1=46.22*kuto1-1305.8;elseif(kuto1<=79.16) %2155 2343to1=43.93*kuto1-1134;end%fprintf('to1=%.3f\n',to1);%热管中的计算%t_fh2=input('请任意输入第二控制体热管流体温度（T=300）：t_fh2='); t_fh2=300;r2=1;kk2=0;while r2>=0.0001kk2=kk2+1;t_fhp2=0.5*(t_fh2+t_fh1);if (t_fhp2<=300)cp2=19.35*t_fhp2-350;elseif (t_fhp2<=320)cp2=34.43*t_fhp2-4874;elseif (t_fhp2<=340)cp2=84.7*t_fhp2-20960.4;endt22=t_fh1+q*F_rn*F_he*F_h5e*pi*L*d_cs/(Wh*cp2*6)*f2;r2=(t22-t_fh2)/t_fh2;t_fh2=t22;endt_fhp2=0.5*(t_fh2+t_fh1);%fprintf('t_fh2=%.4f\n', t_fh2);%计算第二控制体出口处的包壳外壁温if(t_fhp2<=300)u2=(-0.40072*t_fhp2+209.504)/10^6;k2=(-1.42504*t_fhp2+994.816)/1000;pr2=(-0.40072*t_fhp2+209.504)*(0.01935*t_fhp2-0.35)/(-1.42504*t_fhp2+994.816); elseif(t_fhp2<=320)u2=(-1.044416*t_fhp2+402.6128)/10^6;k2=(-6.916*t_fhp2+2642.104)/1000;pr2=(-1.044416*t_fhp2+402.6128)*(0.03443*t_fhp2-4.874)/(-6.916*t_fhp2+2642.104); elseif(t_fhp2<=340)u2=(-1.044416*t_fhp2+402.6128)/10^6;k2=(-6.916*t_fhp2+2642.104)/1000;pr2=(-1.044416*t_fhp2+402.6128)*(0.0847*t_fhp2-20.9604)/(-6.916*t_fhp2+2642.104); endre2=Wh*De/(Ab*u2);h2=0.023*re2^0.8*pr2^0.4*k2/De;t_csh21=t_fh2+q*F_rn*f2*F_qe/h2;t_csh22=ts+25*(q*F_rn*f2*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh21<=t_csh22)t_csh2=t_csh21;elseif(t_csh21>=t_csh22)t_csh2=t_csh22;end%fprintf('t_csh2=%.4f\n',t_csh2);%计算第二控制体包壳内壁温度%t_cih2=input('请任意输入第二控制体包壳内壁温度（例如T=350）:t_cih1='); t_cih2=350;r22=1;kk22=0;while r22>=0.0001kk22=kk22+1;t_cp2=0.5*(t_cih2+t_csh2);k22=0.00547*(1.8*t_cp2+32)+13.8;t22=t_csh2+ql*F_rn*F_qe*f2*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k22);r22=(t22-t_cih2)/t_cih2;t_cih2=t22;end%fprintf('t_cih2=%.4f\n',t_cih2);%计算芯块表面温度t_uh2=t_cih2+ql*F_rn*F_qe*f2/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg) ;;%fprintf('t_uh2=%.4f\n',t_uh2);%计算芯块中心温度if(t_uh2<=400) %300 400ku2=0.051*t_uh2+6.02;elseif(t_uh2<=500) %400 500ku2=0.0451*t_uh2+8.38;elseif(t_uh2<=600) %500 600ku2=0.0404*t_uh2+10.73elseif(t_uh2<=700) %600 700ku2=0.0368*t_uh2+12.89;elseif(t_uh2<=800) %700 800ku2=0.0337*t_uh2+15.06;elseif(t_uh2<=900) %800 900ku2=0.0312*t_uh2+17.06;elseif(t_uh2<=1000) %900 1000ku2=0.0292*t_uh2+18.86;elseif(t_uh2<=1100) %1000 1100ku2=0.0255*t_uh2+22.56;elseif(t_uh2<=1200) %1100 1200ku2=0.028*t_uh2+19.81;endkuto2=ku2+ql*F_rn*F_qe*f2/(4*pi*100) ;if(kuto2<=38.65) %600 700to2=26.74*kuto2-335.02;elseif(kuto2<=42.02) %700 800to2=27.17*kuto2-446.88;elseif(kuto2<=45.14) %800 900to2=32.05*kuto2-546.79;elseif(kuto2<=48.06) %900 1000to2=34.25*kuto2-645.89;elseif(kuto2<=50.61) %1000 1100to2=39.22*kuto2-884.71;elseif(kuto2<=53.41)% 1100 1200to2=35.71*kuto2-707.5;elseif(kuto2<=55.84) %1200 1298to2=40.32*kuto2-953.63;elseif(kuto2<=58.4) %1298 1405to2=41.84*kuto2-1037;elseif(kuto2<=61.95) %1405 1560to2=43.668*kuto2-1145;elseif(kuto2<=66.87) %1560 1738to2=36.23*kuto2-682.25;elseif(kuto2<=68.86) %1378 1876to2=69.35*kuto2-2899.2;elseif(kuto2<=71.31) %1876 1990to2=46.53*kuto2-1328.1;elseif(kuto2<=74.88) %1990 2155to2=46.22*kuto2-1305.8;elseif(kuto2<=79.16) %2155 2343to2=43.93*kuto2-1134;end%fprintf('to2=%.4f\n',to2);%热管中的计算%t_fh3=input('请任意输入第三控制体热管流体温度（T=314）：t_fh3='); t_fh3=314;r3=1;kk3=0;while r3>=0.0001kk3=kk3+1;t_fhp3=0.5*(t_fh3+t_fh2);if (t_fhp3<=300)cp3=19.35*t_fhp3-350;elseif (t_fhp3<=320)cp3=34.43*t_fhp3-4874;elseif (t_fhp3<=340)cp3=84.7*t_fhp3-20960.4;endt33=t_fh2+q*F_rn*F_he*F_h5e*pi*L*d_cs/(Wh*cp3*6)*f3;r3=(t33-t_fh3)/t_fh3;t_fh3=t33;endt_fhp3=0.5*(t_fh3+t_fh2);%fprintf('t_fh3=%.3f\n', t_fh3);%计算第三控制体出口处的包壳外壁温if(t_fhp3<=300)u3=(-0.40072*t_fhp3+209.504)/10^6;k3=(-1.42504*t_fhp3+994.816)/1000;pr3=(-0.40072*t_fhp3+209.504)*(0.01935*t_fhp3-0.35)/(-1.42504*t_fhp3+994.816); elseif(t_fhp3<=320)u3=(-1.044416*t_fhp3+402.6128)/10^6;k3=(-6.916*t_fhp3+2642.104)/1000;pr3=(-1.044416*t_fhp3+402.6128)*(0.03443*t_fhp3-4.874)/(-6.916*t_fhp3+2642.104); elseif(t_fhp3<=340)u3=(-1.044416*t_fhp3+402.6128)/10^6;k3=(-6.916*t_fhp3+2642.104)/1000;pr3=(-1.044416*t_fhp3+402.6128)*(0.0847*t_fhp3-20.9604)/(-6.916*t_fhp3+2642.104); endre3=Wh*De/(Ab*u3);h3=0.023*re3^0.8*pr3^0.4*k3/De;t_csh31=t_fh3+q*F_rn*f3*F_qe/h3;t_csh32=ts+25*(q*F_rn*f3*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh31<=t_csh32)t_csh3=t_csh31;elseif(t_csh31>=t_csh32)t_csh3=t_csh32;end%fprintf('t_csh3=%.3f\n',t_csh3);%计算第三控制体包壳内壁温度%t_cih3=input('请任意输入第三控制体包壳内壁温度（例如T=385）:t_cih3=');t_cih3=385;r33=1;kk33=0;while r33>=0.0001kk33=kk33+1;t_cp3=0.5*(t_cih3+t_csh3);k33=0.00547*(1.8*t_cp3+32)+13.8;t33=t_csh3+ql*F_rn*F_qe*f3*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k33); r33=(t33-t_cih3)/t_cih3;t_cih3=t33;end%fprintf('t_cih3=%.3f\n',t_cih3);%计算芯块表面温度t_uh3=t_cih3+ql*F_rn*F_qe*f3/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg); %fprintf('t_uh3=%.3f\n',t_uh3);%计算芯块中心温度if(t_uh3<=400) %300 400ku3=0.051*t_uh3+6.02;elseif(t_uh3<=500) %400 500ku3=0.0451*t_uh3+8.38;elseif(t_uh3<=600) %500 600ku3=0.0404*t_uh3+10.73 ;elseif(t_uh3<=700) %600 700ku3=0.0368*t_uh3+12.89;elseif(t_uh3<=800) %700 800ku3=0.0337*t_uh3+15.06;elseif(t_uh3<=900) %800 900ku3=0.0312*t_uh3+17.06;elseif(t_uh3<=1000) %900 1000ku3=0.0292*t_uh3+18.86;elseif(t_uh3<=1100) %1000 1100ku3=0.0255*t_uh3+22.56;elseif(t_uh3<=1200) %1100 1200ku3=0.028*t_uh3+19.81;endkuto3=ku3+ql*F_rn*F_qe*f3/(4*pi*100) ;if kuto3<=38.65 %600 700to3=26.74*kuto3-335.02;elseif kuto3<=42.02 %700 800to3=27.17*kuto3-446.88;elseif(kuto3<=45.14) %800 900to3=32.05*kuto3-546.79;elseif kuto3<=48.06 %900 1000to3=34.25*kuto3-645.89;elseif kuto3<=50.61 %1000 1100to3=39.22*kuto3-884.71;elseif kuto3<=53.41 % 1100 1200to3=35.71*kuto3-707.5;elseif kuto3<=55.84 %1200 1298to3=40.32*kuto3-953.63;elseif kuto3<=58.4 %1298 1405to3=41.84*kuto3-1037;elseif kuto3<=61.95 %1405 1560to3=43.668*kuto3-1145;elseif kuto3<=66.87 %1560 1738to3=36.23*kuto3-682.25;elseif kuto3<=68.86 %1378 1876to3=69.35*kuto3-2899.2;elseif kuto3<=71.31 %1876 1990to3=46.53*kuto3-1328.1;elseif kuto3<=74.88 %1990 2155to3=46.22*kuto3-1305.8;elseif kuto3<=79.16 %2155 2343to3=43.93*kuto3-1134;end%fprintf('to3=%.3f\n',to3);%热管中的计算De=4*(s^2-pi*d_cs^2/4)/(pi*d_cs);%t_fh4=input('请任意输入第四控制体热管流体温度（T=326）：t_fh4='); t_fh4=326;r4=1;kk4=0;while r4>=0.0001kk4=kk4+1;t_fhp4=0.5*(t_fh4+t_fh3);if t_fhp4<=300cp4=19.35*t_fhp4-350;elseif t_fhp4<=320cp4=34.43*t_fhp4-4874;elseif t_fhp4<=340cp4=84.7*t_fhp4-20960.4;endt44=t_fh3+q*F_rn*F_he*F_h5e*pi*L*d_cs/(Wh*cp4*6)*f4;r4=(t44-t_fh4)/t_fh4;t_fh4=t44;endt_fhp4=0.5*(t_fh4+t_fh3);%fprintf('t_fh4=%.3f\n', t_fh4);ts=346.19;%计算第四控制体出口处的包壳外壁温if(t_fhp4<=300)u4=(-0.40072*t_fhp4+209.504)/10^6;k4=(-1.42504*t_fhp4+994.816)/1000;pr4=(-0.40072*t_fhp4+209.504)*(0.01935*t_fhp4-0.35)/(-1.42504*t_fhp4+994.816); elseif(t_fhp4<=320)u4=(-1.044416*t_fhp4+402.6128)/10^6;k4=(-6.916*t_fhp4+2642.104)/1000;pr4=(-1.044416*t_fhp4+402.6128)*(0.03443*t_fhp4-4.874)/(-6.916*t_fhp4+2642.104); elseif(t_fhp4<=340)u4=(-1.044416*t_fhp4+402.6128)/10^6;k4=(-6.916*t_fhp4+2642.104)/1000;pr4=(-1.044416*t_fhp4+402.6128)*(0.0847*t_fhp4-20.9604)/(-6.916*t_fhp4+2642.104); endre4=Wh*De/(Ab*u4);h4=0.023*re4^0.8*pr4^0.4*k4/De;t_csh41=t_fh4+q*F_rn*f4*F_qe/h4;t_csh42=ts+25*(q*F_rn*f4*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh41<=t_csh42)t_csh4=t_csh41;elseif(t_csh41>=t_csh42)t_csh4=t_csh42;end%fprintf('t_csh4=%.3f\n',t_csh4);%计算第四控制体包壳内壁温度%t_cih4=input('请任意输入第五控制体包壳内壁温度（T=386）:t_cih4=');t_cih4=386;r44=1;kk44=0;while r44>=0.0001kk44=kk44+1;t_cp4=0.5*(t_cih4+t_csh4);k44=0.00547*(1.8*t_cp4+32)+13.8;t44=t_csh4+ql*F_rn*F_qe*f4*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k44); r44=(t44-t_cih4)/t_cih4;t_cih4=t44;end%fprintf('t_cih4=%.4f\n',t_cih4);%计算芯块表面温度t_uh4=t_cih4+ql*F_rn*F_qe*f4/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg); %fprintf('t_uh4=%.3f\n',t_uh4);%计算芯块中心温度if t_uh4<=400 %300 400ku4=0.051*t_uh4+6.02;elseif t_uh4<=500 %400 500ku4=0.0451*t_uh4+8.38;elseif t_uh4<=600 %500 600ku4=0.0404*t_uh4+10.73elseif t_uh4<=700 %600 700ku4=0.0368*t_uh4+12.89;elseif t_uh4<=800 %700 800ku4=0.0337*t_uh4+15.06;elseif t_uh4<=900 %800 900ku4=0.0312*t_uh4+17.06;elseif t_uh4<=1000 %900 1000ku4=0.0292*t_uh4+18.86;elseif t_uh4<=1100 %1000 1100ku4=0.0255*t_uh4+22.56;elseif t_uh4<=1200 %1100 1200ku4=0.028*t_uh4+19.81;endkuto4=ku4+ql*F_rn*F_qe*f4/(4*pi*100);if kuto4<=38.65 %600 700to4=26.74*kuto4-335.02;elseif kuto4<=42.02 %700 800to4=27.17*kuto4-446.88;elseif kuto4<=45.14 %800 900to4=32.05*kuto4-546.79;elseif kuto4<=48.06 %900 1000to4=34.25*kuto4-645.89;elseif kuto4<=50.61 %1000 1100to4=39.22*kuto4-884.71;elseif kuto4<=53.41 % 1100 1200to4=35.71*kuto4-707.5;elseif kuto4<=55.84 %1200 1298to4=40.32*kuto4-953.63;elseif kuto4<=58.4 %1298 1405to4=41.84*kuto4-1037;elseif kuto4<=61.95 %1405 1560to4=43.668*kuto4-1145;elseif kuto4<=66.87 %1560 1738to4=36.23*kuto4-682.25;elseif kuto4<=68.86 %1738 1876to4=69.35*kuto4-2899.2;elseif kuto4<=71.31 %1876 1990to4=46.53*kuto4-1328.1;elseif kuto4<=74.88 %1990 2155to4=46.22*kuto4-1305.8;elseif kuto4<=79.16 %2155 2343to4=43.93*kuto4-1134;end%fprintf('to4=%.3f\n',to4);%热管中的计算%t_fh5=input('请任意输入第五控制体热管流体温度（T=332）：t_fh5='); t_fh5=332;r5=1;kk5=0;while r5>=0.0001kk5=kk5+1;t_fhp5=0.5*(t_fh5+t_fh4);if t_fhp5<=300cp5=19.35*t_fhp5-350;elseif t_fhp5<=320cp5=34.43*t_fhp5-4874;elseif t_fhp5<=340cp5=84.7*t_fhp5-20960.4;endt55=t_fh4+q*F_rn*F_he*F_h5e*pi*L*d_cs/(Wh*cp5*6)*f5;r5=(t55-t_fh5)/t_fh5;endt_fhp5=0.5*(t_fh5+t_fh5);%fprintf('t_fh5=%.4f\n', t_fh5);%计算第五控制体出口处的包壳外壁温if(t_fhp5<=300)u5=(-0.40072*t_fhp5+209.504)/10^6;k5=(-1.42504*t_fhp5+994.816)/1000;pr5=(-0.40072*t_fhp5+209.504)*(0.01935*t_fhp5-0.35)/(-1.42504*t_fhp5+994.816); elseif(t_fhp5<=320)u5=(-1.044416*t_fhp5+402.6128)/10^6;k5=(-6.916*t_fhp5+2642.104)/1000;pr5=(-1.044416*t_fhp5+402.6128)*(0.03443*t_fhp5-4.874)/(-6.916*t_fhp5+2642.104); elseif(t_fhp5<=340)u5=(-1.044416*t_fhp5+402.6128)/10^6;k5=(-6.916*t_fhp5+2642.104)/1000;pr5=(-1.044416*t_fhp5+402.6128)*(0.0847*t_fhp5-20.9604)/(-6.916*t_fhp5+2642.104); endre5=Wh*De/(Ab*u5);h5=0.023*re5^0.8*pr5^0.4*k5/De;t_csh51=t_fh5+q*F_rn*f5*F_qe/h5;t_csh52=ts+25*(q*F_rn*f5*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh51<=t_csh52)t_csh5=t_csh51;elseif(t_csh51>=t_csh52)t_csh5=t_csh52;end%fprintf('t_csh5=%.4f\n',t_csh5);%计算第五控制体包壳内壁温度%t_cih5=input('请任意输入第五控制体包壳内壁温度（T=371）:t_cih5=');t_cih5=371;r55=1;kk55=0;while r55>=0.00001kk55=kk55+1;t_cp5=0.5*(t_cih5+t_csh5);k55=0.00547*(1.8*t_cp5+32)+13.8;t55=t_csh5+ql*F_rn*F_qe*f5*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k55);r55=(t55-t_cih5)/t_cih5;end%fprintf('t_cih5=%.4f\n',t_cih5);%计算芯块表面温度t_uh5=t_cih5+ql*F_rn*F_qe*f5/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg); %fprintf('t_uh5=%.4f\n',t_uh5);%计算芯块中心温度if t_uh5<=400 %300 400ku5=0.051*t_uh5+6.02;elseif t_uh5<=500 %400 500ku5=0.0451*t_uh5+8.38;elseif t_uh5<=600 %500 600ku5=0.0404*t_uh5+10.73;elseif t_uh5<=700 %600 700ku5=0.0368*t_uh5+12.89;elseif t_uh5<=800 %700 800ku5=0.0337*t_uh5+15.06;elseif t_uh5<=900 %800 900ku5=0.0312*t_uh5+17.06;elseif t_uh5<=1000 %900 1000ku5=0.0292*t_uh5+18.86;elseif t_uh5<=1100 %1000 1100ku5=0.0255*t_uh5+22.56;elseif t_uh5<=1200 %1100 1200ku5=0.028*t_uh5+19.81;endkuto5=ku5+ql*F_rn*F_qe*f5/(4*pi*100);if kuto5<=38.65 %600 700to5=26.74*kuto5-335.02;elseif kuto5<=42.02 %700 800to5=27.17*kuto5-446.88;elseif kuto5<=45.14 %800 900to5=32.05*kuto5-546.79;elseif kuto5<=48.06 %900 1000to5=34.25*kuto5-645.89;elseif kuto5<=50.61 %1000 1100to5=39.22*kuto5-884.71;elseif kuto5<=53.41 % 1100 1200to5=35.71*kuto5-707.5;elseif kuto5<=55.84 %1200 1298to5=40.32*kuto5-953.63;elseif kuto5<=58.4 %1298 1405to5=41.84*kuto5-1037;elseif kuto5<=61.95 %1405 1560to5=43.668*kuto5-1145;elseif kuto5<=66.87 %1560 1738to5=36.23*kuto5-682.25;elseif kuto5<=68.86 %1738 1876to5=69.35*kuto5-2899.2;elseif kuto5<=71.31 %1876 1990to5=46.53*kuto5-1328.1;elseif kuto5<=74.88 %1990 2155to5=46.22*kuto5-1305.8;elseif kuto5<=79.16 %2155 2343to5=43.93*kuto5-1134;end%fprintf('to5=%.3f\n',to5);%热管中的计算%t_fh6=input('请任意输入第六控制体热管流体温度（T=336）：t_fh6='); t_fh6=336;r6=1;kk6=0;while r6>=0.0001kk6=kk6+1;t_fhp6=0.5*(t_fh6+t_fh5);if t_fhp6<=300cp6=19.35*t_fhp6-350;elseif t_fhp6<=320cp6=34.43*t_fhp6-4874;elseif t_fhp6<=340cp6=84.7*t_fhp6-20960.4;endt66=t_fh5+q*F_rn*F_he*F_h5e*pi*L*d_cs/(Wh*cp6*6)*f6;r6=(t66-t_fh6)/t_fh6;t_fh6=t66;endt_fhp6=0.5*(t_fh6+t_fh6);%fprintf('t_fh6=%.4f\n', t_fh6);%计算第六控制体出口处的包壳外壁温if(t_fhp6<=300)u6=(-0.40072*t_fhp6+209.504)/10^6;k6=(-1.42504*t_fhp6+994.816)/1000;pr6=(-0.40072*t_fhp6+209.504)*(0.01935*t_fhp6-0.35)/(-1.42504*t_fhp6+994.816); elseif(t_fhp6<=320)u6=(-1.044416*t_fhp6+402.6128)/10^6;k6=(-6.916*t_fhp6+2642.104)/1000;pr6=(-1.044416*t_fhp6+402.6128)*(0.03443*t_fhp6-4.874)/(-6.916*t_fhp6+2642.104); elseif(t_fhp6<=340)u6=(-1.044416*t_fhp6+402.6128)/10^6;k6=(-6.916*t_fhp6+2642.104)/1000;pr6=(-1.044416*t_fhp6+402.6128)*(0.0847*t_fhp6-20.9604)/(-6.916*t_fhp6+2642.104); endre6=Wh*De/(Ab*u6);h6=0.023*re6^0.8*pr6^0.4*k6/De;t_csh61=t_fh6+q*F_rn*f6*F_qe/h6;t_csh62=ts+25*(q*F_rn*f6*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh61<=t_csh62)t_csh6=t_csh61;elseif(t_csh61>=t_csh62)t_csh6=t_csh62;end%fprintf('t_csh6=%.4f\n',t_csh6);%计算第六控制体包壳内壁温度%t_cih6=input('请任意输入第六控制体包壳内壁温度（T=358）:t_cih6=');t_cih6=358;r66=1;kk66=0;while r66>=0.00001kk66=kk66+1;t_cp6=0.5*(t_cih6+t_csh6);k66=0.00547*(1.8*t_cp6+32)+13.8;t66=t_csh6+ql*F_rn*F_qe*f6*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k66);r66=(t66-t_cih6)/t_cih6;t_cih6=t66;end%fprintf('t_cih6=%.4f\n',t_cih6);%计算芯块表面温度t_uh6=t_cih6+ql*F_rn*F_qe*f6/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg); %fprintf('t_uh6=%.4f\n',t_uh6);%计算芯块中心温度if t_uh6<=400 %300 400ku6=0.051*t_uh6+6.02;elseif t_uh6<=500 %400 500ku6=0.0451*t_uh6+8.38;elseif t_uh6<=600 %500 600ku6=0.0404*t_uh6+10.73elseif t_uh6<=700 %600 700ku6=0.0368*t_uh6+12.89;elseif t_uh6<=800 %700 800ku6=0.0337*t_uh6+15.06;elseif t_uh6<=900 %800 900ku6=0.0312*t_uh6+17.06;elseif t_uh6<=1000 %900 1000ku6=0.0292*t_uh6+18.86;elseif t_uh5<=1100 %1000 1100ku6=0.0255*t_uh6+22.56;elseif t_uh6<=1200 %1100 1200ku6=0.028*t_uh6+19.81;endkuto6=ku6+ql*F_rn*F_qe*f6/(4*pi*100);if kuto6<=38.65 %600 700to6=26.74*kuto6-335.02;elseif kuto6<=42.02 %700 800to6=27.17*kuto6-446.88;elseif kuto6<=45.14 %800 900to6=32.05*kuto6-546.79;elseif kuto6<=48.06 %900 1000to6=34.25*kuto6-645.89;elseif kuto6<=50.61 %1000 1100to6=39.22*kuto6-884.71;elseif kuto6<=53.41 % 1100 1200to6=35.71*kuto6-707.5;elseif kuto6<=55.84 %1200 1298to6=40.32*kuto6-953.63;elseif kuto6<=58.4 %1298 1405to6=41.84*kuto6-1037;elseif kuto6<=61.95 %1405 1560to6=43.668*kuto6-1145;elseif kuto6<=66.87 %1560 1738to6=36.23*kuto6-682.25;elseif kuto6<=68.86 %1738 1876to6=69.35*kuto6-2899.2;elseif kuto6<=71.31 %1876 1990to6=46.53*kuto6-1328.1;elseif kuto6<=74.88 %1990 2155to6=46.22*kuto6-1305.8;elseif kuto6<=79.16 %2155 2343to6=43.93*kuto6-1134;end%fprintf('to6=%.4f\n',to6);%热管中的计算f0=1/L;t_fh0=t_fin;ts=346.19;%计算第一控制体出口处的包壳外壁温if(t_fh0<=300)u0=(-0.40072*t_fh0+209.504)/10^6;k0=(-1.42504*t_fh0+994.816)/1000;pr0=(-0.40072*t_fh0+209.504)*(0.01935*t_fh0-0.35)/(-1.42504*t_fh0+994.816); elseif(t_fh0<=320)u0=(-1.044416*t_fh0+402.6128)/10^6;k0=(-6.916*t_fh0+2642.104)/1000;pr0=(-1.044416*t_fh0+402.6128)*(0.03443*t_fh0-4.874)/(-6.916*t_fh0+2642.104); elseif(t_fh0<=340)u0=(-1.044416*t_fh0+402.6128)/10^6;k0=(-6.916*t_fh0+2642.104)/1000;pr0=(-1.044416*t_fh0+402.6128)*(0.0847*t_fh0-20.9604)/(-6.916*t_fh0+2642.104); endre0=Wh*De/(Ab*u0) ;h0=0.023*re0^0.8*pr0^0.4*k0/De ;t_csh01=t_fh0+q*F_rn*f0*F_qe/h0;t_csh02=ts+25*(q*F_rn*f0*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh01<=t_csh02)t_csh0=t_csh01;elseif(t_csh01>=t_csh02)t_csh0=t_csh02;end%fprintf('t_csh0=%.3f\n',t_csh0);%计算包壳内壁温度t_cih0=300;r0=1;kk0=0;while r0>=0.0001kk0=kk0+1;t_cp0=0.5*(t_cih0+t_csh0);k02=0.00547*(1.8*t_cp0+32)+13.8;t02=t_csh0+ql*F_rn*F_qe*f0*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k02); r0=(t02-t_cih0)/t_cih0;t_cih0=t02;end%计算芯块表面温度t_uh0=t_cih0+ql*F_rn*F_qe*f0/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg); %计算芯块中心温度if(t_uh0<=400) %300 400ku0=0.051*t_uh0+6.02;elseif(t_uh0<=500) %400 500ku0=0.0451*t_uh0+8.38;elseif(t_uh0<=600) %500 600ku0=0.0404*t_uh0+10.73elseif(t_uh0<=700) %600 700ku0=0.0368*t_uh0+12.89;elseif(t_uh0<=800) %700 800ku0=0.0337*t_uh0+15.06;elseif(t_uh0<=900) %800 900ku0=0.0312*t_uh0+17.06;elseif(t_uh0<=1000) %900 1000ku0=0.0292*t_uh0+18.86;elseif(t_uh0<=1100) %1000 1100ku0=0.0255*t_uh0+22.56;elseif(t_uh0<=1200) %1100 1200ku0=0.028*t_uh0+19.81;endkuto0=ku0+ql*F_rn*F_qe*f0/(4*pi*100) ;if(kuto0<=26.42) %300 400to0=19.61*kuto0-118.04;elseif(kuto0<=34.93) %500 600to0=22.173*kuto0-185.8 ;elseif(kuto0<=38.65) %600 700to0=26.74*kuto0-335.02;elseif(kuto0<=42.02) %700 800to0=27.17*kuto0-446.88;elseif(kuto0<=45.14) %800 900to0=32.05*kuto0-546.79;elseif(kuto0<=48.06) %900 1000to0=34.25*kuto0-645.89;elseif(kuto0<=50.61) %1000 1100to0=39.22*kuto0-884.71;elseif(kuto0<=53.41)% 1100 1200to0=35.71*kuto0-707.5;elseif(kuto0<=55.84) %1200 1298to0=40.32*kuto0-953.63;elseif(kuto0<=58.4) %1298 1405to0=41.84*kuto0-1037;elseif(kuto0<=61.95) %1405 1560to0=43.668*kuto0-1145;elseif(kuto0<=66.87) %1560 1738to0=36.23*kuto0-682.25;elseif(kuto0<=68.86) %1378 1876to0=69.35*kuto0-2899.2;elseif(kuto0<=71.31) %1876 1990to0=46.53*kuto0-1328.1;elseif(kuto0<=74.88) %1990 2155to0=46.22*kuto0-1305.8;elseif(kuto0<=79.16) %2155 2343to0=43.93*kuto0-1134;end%fprintf('to0=%.3f\n',to0);fprintf('q=%.4f\nq_max=%.4f\nql=%.4f\nql_max=%.4f\n ',q,q_max,ql,ql_max); fprintf('t_fout=%.4f\n',t_fout)fprintf('V=%.4f\n',V);fprintf('Wh=%.4f\n', Wh);fprintf('t_fh0=%.4f\nt_csh0=%.4f\nt_cih0=%.4ft_uh0=%.4f\n5_to0=%.4f\n',t_fh0,t_csh0,t_cih0,t_ uh0,to0);fprintf('t_fh1=%.4f\n',t_fh1);fprintf('t_csh1=%.4f\n',t_csh1);fprintf('t_cih1=%.4f\n',t_cih1);fprintf('t_uh1=%.4f\n',t_uh1);fprintf('to1=%.4f\n',to1);fprintf('t_fh2=%.4f\n',t_fh2);fprintf('t_csh2=%.4f\n',t_csh2);fprintf('t_cih2=%.4f\n',t_cih2);fprintf('t_uh2=%.4f\n',t_uh2);fprintf('to2=%.4f\n',to2);fprintf('t_fh3=%.4f\n',t_fh3);fprintf('t_csh3=%.4f\n',t_csh3);fprintf('t_cih3=%.4f\n',t_cih3);fprintf('t_uh3=%.4f\n',t_uh3);fprintf('to3=%.4f\n',to3);fprintf('t_fh4=%.4f\n',t_fh4);fprintf('t_csh4=%.4f\n',t_csh4);fprintf('t_cih4=%.4f\n',t_cih4);fprintf('t_uh4=%.4f\n',t_uh4);fprintf('to4=%.4f\n',to4);fprintf('t_fh5=%.4f\n',t_fh5);fprintf('t_csh5=%.4f\n',t_csh5);fprintf('t_cih5=%.4f\n',t_cih5);fprintf('t_uh5=%.4f\n',t_uh5);fprintf('to5=%.3f\n',to5);fprintf('t_fh6=%.4f\n',t_fh6);fprintf('t_csh6=%.4f\n',t_csh6);fprintf('t_cih6=%.4f\n',t_cih6);fprintf('t_uh6=%.4f\n',t_uh6);fprintf('to6=%.4f\n',to6);Hfs=1642.8*10^3;Hgs=2589.98*10^3;Hfg=Hgs-Hfs;G=W*(1-kexi)/Af;g=9.8;if (t_fin<=290)H0=(5.146*t_fin-208.22)*10^3;elseif (t_fin<=300)elseif (t_fin<=310)H0=(5.59*t_fin-339.44)*10^3;elseif (t_fin<=320)H0=(5.932*t_fin-445.46)*10^3;elseif (t_fin<=330)H0=(6.422*t_fin-602.26)*10^3;elseif (t_fin<=340)H0=(7.23*t_fin-868.9)*10^3;elseif (t_fin<=350)H0=(104.63*t_fin-33984.9)*10^3;endXe0=(H0-Hfs)/Hfg;q_DNB0=3.154*10^6*((2.022-6.238*10^(-8)*P)+(0.1722-1.43*10^(-8)*P)*exp((18.177-5.987*1 0^(-7)*P)*Xe0))*((0.1484-1.596*Xe0+0.1729*Xe0*abs(Xe0))*0.2049*G/10^6+1.037)*(1.157-0. 869*Xe0)*(0.2664+0.8357*exp(-124*De))*(0.8258+0.341*10^(-6)*(Hfs-H0));DNBR0=q_DNB0/(q*F_rn*F_qe*f0);%H1if (t_fh1<=290)H1=(5.146*t_fh1-208.22)*10^3;elseif (t_fh1<=300)H1=(5.344*t_fh1-265.64)*10^3;elseif (t_fh1<=310)H1=(5.59*t_fh1-339.44)*10^3;elseif (t_fh1<=320)H1=(5.932*t_fh1-445.46)*10^3;elseif (t_fh1<=330)H1=(6.422*t_fh1-602.26)*10^3;elseif (t_fh1<=340)H1=(7.23*t_fh1-868.9)*10^3;elseif (t_fh1<=350)H1=(104.63*t_fh1-33984.9)*10^3;endXe1=(H1-Hfs)/Hfg;q_DNB1=3.154*10^6*((2.022-6.238*10^(-8)*P)+(0.1722-1.43*10^(-8)*P)*exp((18.177-5.987*1 0^(-7)*P)*Xe1))*((0.1484-1.596*Xe1+0.1729*Xe1*abs(Xe1))*0.2049*G/10^6+1.037)*(1.157-0. 869*Xe1)*(0.2664+0.8357*exp(-124*De))*(0.8258+0.341*10^(-6)*(Hfs-H0));DNBR1=q_DNB1/(q*F_rn*F_qe*f1);if (t_fh2<=290)elseif (t_fh2<=300)H2=(5.344*t_fh2-265.64)*10^3;elseif (t_fh2<=310)H2=(5.59*t_fh2-339.44)*10^3;elseif (t_fh2<=320)H2=(5.932*t_fh2-445.46)*10^3;elseif (t_fh2<=330)H2=(6.422*t_fh2-602.26)*10^3;elseif (t_fh2<=340)H2=(7.23*t_fh2-868.9)*10^3;elseif (t_fh2<=350)H2=(104.63*t_fh2-33984.9)*10^3;endXe2=(H2-Hfs)/Hfg;q_DNB2=3.154*10^6*((2.022-6.238*10^(-8)*P)+(0.1722-1.43*10^(-8)*P)*exp((18.177-5.987*1 0^(-7)*P)*Xe2))*((0.1484-1.596*Xe2+0.1729*Xe2*abs(Xe2))*0.2049*G/10^6+1.037)*(1.157-0. 869*Xe2)*(0.2664+0.8357*exp(-124*De))*(0.8258+0.341*10^(-6)*(Hfs-H1));DNBR2=q_DNB2/(q*F_rn*F_qe*f2);if (t_fh3<=290)H3=(5.146*t_fh3-208.22)*10^3;elseif (t_fh3<=300)H3=(5.344*t_fh3-265.64)*10^3;elseif (t_fh3<=310)H3=(5.59*t_fh3-339.44)*10^3;elseif (t_fh3<=320)H3=(5.932*t_fh3-445.46)*10^3;elseif (t_fh3<=330)H3=(6.422*t_fh3-602.26)*10^3;elseif (t_fh3<=340)H3=(7.23*t_fh3-868.9)*10^3;elseif (t_fh3<=350)H3=(104.63*t_fh3-33984.9)*10^3;endXe3=(H3-Hfs)/Hfg;q_DNB3=3.154*10^6*((2.022-6.238*10^(-8)*P)+(0.1722-1.43*10^(-8)*P)*exp((18.177-5.987*1 0^(-7)*P)*Xe3))*((0.1484-1.596*Xe3+0.1729*Xe3*abs(Xe3))*0.2049*G/10^6+1.037)*(1.157-0. 869*Xe3)*(0.2664+0.8357*exp(-124*De))*(0.8258+0.341*10^(-6)*(Hfs-H2));DNBR3=q_DNB3/(q*F_rn*F_qe*f3);if (t_fh4<=290)H4=(5.146*t_fh4-208.22)*10^3;elseif (t_fh4<=300)。
核反应堆热工分析09
10
热流密度工程热点因子 FqE
FqE
qh,max qn,max
qn,max q qn,max
1
q 1 3( ) qn ,max qn ,max
qE
焓升工程热管因子
由燃料芯块直径、密度及裂变物质富集度的加工误差所引起的焓升工程热管因子
FE H ,1 1 3(
DNBR 利用专门公式计算得到的堆内某处的临界热流密度 该处的实际热流密度
在整个堆芯内DNBR的最小值称为最小临界热流密度或最小偏离核 态沸腾比或最小DNBR比。
4
9.2 热管因子和热点因子
9.2.1 核热管因子和核热点因子
积分功率输出最大的冷却剂通道通常就称为热管或热通道； 某一燃料元件表面热流密度最大的点就称为热点。
W W h,min,3
Wh,min,3 Wh,min,4
考虑热管内冷却剂流量再分配时的焓升工程热管分因子
F
E H ,4
hh,max,4 hn,max,3
Qn,max / Wh,min,4 Qn,max / Wh,min,3
考虑相邻通道冷却剂间相互交混的焓升工程热管分因子
F
E H ,5
[
2 (4 P dcs , n ) /( d cs , n ) 2 h ,min
2
d
2 cs , h ,max
) /( dcs ,h,max )
]
1 b 2 b
11
堆芯下腔室冷却剂流量分配不均匀的焓升工程热管分因子
F
E H ,3
Qn,max / Wh,min,3 Qn,max / W
N q E q
核反应堆热工分析
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
s ，则：
，则在
s
处， r
R0
I0 ( K0r ) s I 0 ( K 0 R0 )
2
堆芯功率的分布及其影响因素
补偿棒
补偿棒是用于抵消寿期初大量的 剩余反应性的
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 功 率 分 布 的 因 素
燃料布置 控制棒 水隙及空泡
克服办法：采用棒束型控制棒组件
2
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 200MeV
堆内热源及其分布还与时间有关，新装料、平衡运行和停堆后都不 相同 输出燃料元件内产生的热量的热工水力问题就成为反应堆设计的关 键
2
堆芯功率的分布及其影响因素
释热率
堆内热源的分 布函数和中子 单位体积的 通量的分布函 数相同 释热率
堆芯最大体积释热率
qv,max Fa E f N f 0
2
堆芯功率的分布及其影响因素
均匀裸堆中的中子通量分布
2
堆芯功率的分布及其影响因素
均匀装载燃料方案： 早期的压水堆采用此方案 优点：装卸料方便 缺点：功率分布过于不平均，平均燃耗低
燃料布置 控制棒 水隙及空泡
影 响 功 率 分 布 的 因 素
(r , z ) 0 J 0 (2.405
外推半径：R e
核反应堆热工分析
核反应堆热工分析核反应堆热工分析是指对核反应堆的热力学和动力学性质进行评估和分析。
在核反应堆的设计和操作过程中，热工分析是至关重要的一步。
核反应堆是利用核反应的原理来产生大量能量的一种设备。
核反应堆通常用于发电、生产同位素、研究等领域。
核反应堆的基本工作原理是将一些放射性物质放入到反应堆中，在核反应的过程中释放出大量的热能，以此来驱动涡轮机发电。
核反应堆的热工分析主要关注的是反应堆内的热力学和动力学特性。
在核反应堆中，核燃料的裂变会产生大量的热，这些热需要通过反应堆内的冷却剂来传递到发电设备。
因此，热工分析的主要任务是评估反应堆中热量的产生和传递，以便在设计和操作过程中避免过热或过冷的问题。
核反应堆的热工分析可以通过多种方法进行，其中最常见的方法是数值模拟。
数值模拟是指使用计算机模拟反应堆内复杂的热力学和动力学过程，以便更好地理解反应堆内的热传递和热力学行为。
在数值模拟中，需要考虑的因素包括反应堆内燃料的构成和排布、冷却剂的流动和热传递、反应堆的几何形状等。
另外，通过实验来验证和修正数值模拟模型也是非常重要的一项工作。
实验可以获得反应堆内的温度、压力、流速等关键参数，以进一步改进数值模拟模型。
同时，在实际操作中对反应堆进行连续监测和评估也是必不可少的。
核反应堆热工分析的结果可以帮助反应堆设计师和操作员更好地了解反应堆内的热力学行为，并且可以预测反应堆在不同工作条件下的热传递行为。
这些分析结果可以用于优化反应堆的设计，提高反应堆的效率和安全性。
总之，核反应堆热工分析是核反应堆设计和操作中不可或缺的一步。
通过热工分析可以更好地了解反应堆内的热力学和动力学行为，预测反应堆在不同工作条件下的性能，提高反应堆的效率和安全性。
除了数值模拟和实验外，还有一些重要的因素需要考虑，这些因素包括：1. 燃料特性燃料的特性直接影响反应堆内的核反应过程，从而影响热传递效率。
例如，燃料的粒度和密度会影响其热传递特性，而燃料的化学成分和裂变产物的特性也会影响其热放射。
核反应堆热工分析02剖析
因 水隙及空泡 素
度的燃料，高富集度的装在最外区，低富 集度的在中心。
优点：堆芯功率分布得到展平，提高平均
燃耗
8
2 堆芯功率的分布及其影响因素
➢ 三区分批装料时的归一化功率分布图：
影
响
燃料布置
功
率
分
控制棒
布
的
因 水隙及空泡
素
通常I区的燃料富集度是最低的，III区的燃料富集度最高
9
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
s，则：
s
I0 (K0r) I0 (K0 R0 )
，则s在
r处，R0
16
2 堆芯功率的分布及其影响因素
11
2 堆芯功率的分布及其影响因素
影
响
燃料布置
功
率
分
分
控制棒
布
类
的
因 水隙及空泡
素
停堆棒通常在堆芯的外面，只有
停堆棒 在需要停堆的时候才迅速插入堆 芯
调节棒
调节棒是用于反应堆正常运行时 功率的调节
补偿棒
补偿棒是用于抵消寿期初大量的 剩余反应性的
12
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
(r,
z)
0
J0
(2.405
r Re
)
cos
核反应堆热工分析要点
《核反应堆热工分析》期末复习要点第二章堆的热源及其分布1、裂变能的近似分配（16页）2、了解堆芯功率的分布及其影响因素（17页4个公式中的参数物理意义及变化影响）3、影响功率分布的因素（19页——21页的黑体标题，内容了解）4、停堆后的功率（25页）5、剩余裂变功率的衰减（25页——26页）6、衰变功率的衰减（27页）第三章堆的传热过程1、导热的概念（30页）2、记忆热传导微分方程（30页公式3-1）3、公式3-3和公式3-12的推导（31页、33页）4、Dittus-Boelter公式；沸腾曲线（34页；37页）5、产生沸腾的下限公式（39页公式3-26）6、沸腾临界的定义以及快速烧毁和慢速烧毁（40页——41页）7、过渡沸腾传热的定义（41页）8、选择包壳材料要考虑的因素（48页，共7点）9、热静效应（51页）10、燃料芯块的肿胀含义（52页）11、积分热导率的定义，以及定义积分热导率的意义（58页）第四章堆内流体的流动过程及水力分析1、单相流体的流动压降组成（87页——92页的黑体标题，共4点）2、Darcy-Weisbach公式及各项参数意义（87页公式4-4）3、Blausius关系式及使用范围（88页）4、截面突然扩大或缩小时的局部压降计算公式（92页——93页，公式4-21和公式4-26）5、多相流的定义（99页）5、什么叫流型以及四种主要流型（99页——100页）6、静态含汽量、流动含汽量、平衡含汽量、空泡份额、滑速比定义式（101页——102页）7、公式4-49的推导（103页）8、自然循环的概念，影响自然循环的因素及解决办法（120页——123页）9、临界流的定义（123页）10、单相流体的临界流（124页）11、引起流动不稳定性的原因（133页）12、两相流不稳定性的分类和定义（133页——134页）13、流量漂移的特点（134页）14、水动力稳定性准则（136页公式4-176）第五章 堆芯稳态热工分析1、热工设计准则（144页——145页）2、热管和热点的定义（154页）3、热流密度核热点因子Nq F 的计算式（155页公式5-26）4、焓升热管因子NH F ∆的计算式（155页）5、降低热管因子和热点因子的途径（157页）6、只有流动交混因子EH F ∆的值小于1，其他都大于1（158页）7、W —3公式中的平衡含汽量e x 的范围以及3种修正（168页——170页）8、核反应堆热工参数的选择（174页——175页）9、蒸汽发生器中温差的最小值的取定及其范围（176页）10、图5-12的,e R N 的选择及其原因（179页）11、燃料元件的表面热流密度核DNBR 沿轴向变化示意图（179页）第六章 堆芯瞬态热工分析1、棒状元件的导热微分方程（202页公式6-2）2、四类电厂工况考虑反应堆的安全性（218页——219页）3、专设安全系统（220页，共3个）。
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中国原子能科学研究院
核能科学与工程专业硕士（博士）研究生入学考试大纲
2010年12月修订
本课程以于平安等编著的高等学校教材《核反应堆热工分析》为参考书。
下列内容均属考试范围，要求考生必须理解和掌握或运用其理论进行分析和计算问题。
考题有填空、选择填空、判断、问答、推导、综合分析和具体计算等。
第一章绪论
1.2 压水堆：轻水既作冷却剂也作慢化剂，压力壳，燃料元件，燃料组件，安
全壳，一回路系统，稳压器等。
第二章堆芯材料的选择和热物性
2.1 核燃料：三种易裂变核素：铀－235、铀－233和钚－239，两种可转换核
素：
钍－232和铀－238，两类核燃料：固体燃料和液体燃料，对于固体燃料的选择要求，目前动力反应堆常使用的两种固体燃料是：UO2陶瓷燃料和含UO2弥散体的燃料。
UO2陶瓷燃料的主要特性：UO2陶瓷燃料的熔点、密度、热导率和比定压热容。
其中最主要的是UO2热导率随温度变化的规律。
2.2 包壳材料：选择包壳材料必须考虑的主要因素，两种主要的包壳材料：锆
合金和不锈钢，锆合金的热导率和比定压热容，现代压水堆为什么广泛选用锆合金作为包壳材料？
2.3 冷却剂：选择合适的冷却剂需要考虑的主要因素，轻水的热物理性质，过
冷水的主要热物性取决于温度和压力，饱和水和饱和水蒸汽的热物性只取决于温度或者压力。
第三章反应堆的热源及稳态工况下的传热计算
3.1 反应堆的热源及其分布。
3.1.1 核裂变产生的能量及其在堆芯内的分布：堆的热源及其分配，堆芯体积释
热率，整个堆芯热功率，反应堆总热功率，堆芯内释热率的分布（主要是有限圆柱体的均匀裸堆堆芯中子通量或释热率的分布规律）。
3.1.2 影响堆芯功率分布的因素：燃料布置，控制棒，水隙和空泡。
*3.1.3 燃料元件内的功率分布。
3.1.4 核热管因子：径向核热管因子，轴向核热管因子，热流量核热管N R F N Z F 因子。
N q F 3.1.5 控制棒、慢化剂和结构材料中的热源及其分布。
*3.1.6 压力管型反应堆内的热源及其分布。
3.2 反应堆内热量的输出过程。
3.2.1 堆内的导热过程：有内热源（燃料芯块）和无内热源（包壳和间隙）的导热。
3.2.2 堆内的放热过程：单相强迫对流放热，自然对流放热；沸腾放热（包括大容积沸腾和流动沸腾，泡核沸腾的发生，泡核沸腾起始点的判别和沸腾临界，泡核沸腾传热关系式等）。
3.2.3 堆内的输热过程。
3.3 燃料元件的传热计算。
3.3.1燃料元件的形式及其冷却方式。
3.3.2棒状燃料元件的传热计算：主要包括冷却剂、包壳外表面、包壳内表面，燃料芯块表面和燃料芯块中心线等的温度分布，间隙传热，即间隙热导（气隙导热模型和接触导热模型）。
例题3－1
3.3.3 积分热导率的概念和其应用。
3.3.4 板状燃料元件的传热计算。
3.3.5 管状燃料元件的传热计算。
*3.4 热屏蔽的传热计算。
3.5 泊松方程的数值解法。
3.5.1 有限差分法简介。
3.5.2 导热方程的变换：稳态、二维无内热源和有内热源的导热差分方程。
第四章 核反应堆稳态工况的水力计算*
4.1 稳态工况水力计算的任务。
4.2 单相冷却剂的流动压降。
4.2.1沿等截面直通道的流动压降：包括提升压降、摩擦压降、加速压降。
4.2.2局部压降：主要包括截面突然扩大或缩小时的局部压降计算。
例题4－14.3 汽—水两相流动及其压降。
4.3.1 沸腾段长度和流型。
4.3.2 含汽量、空泡份额和滑速比；含汽量、空泡份额和滑速比之间的关系式；
汽泡开始跃离壁面点的确定；沸腾通道内空泡份额 和真实含汽率x及热平衡含汽率x e沿流动方向的分布规律，以及它们的计算。
4.3.3 压降计算。
1．沿等截面直通道的流动压降（包括汽-液两相流稳态流动的动量守恒方程、均匀流模型的两相流压降计算和分离流模型的两相流压降计算）。
2．汽-液两相流的局部压降（截面突然扩大、截面突然缩小和孔板）。
4.3.4 反应堆一回路内的流动压降。
例题4－2
4.4 自然循环计算。
4.4.1 自然循环的基本概念。
4.4.2 自然循环水流量的确定。
4.5 通道断裂时的临界流（临界流现象）。
4.5.1 单相临界流。
4.5.2 两相临界流：长通道中的临界流，短通道中的临界流。
4.6 堆芯冷却剂流量的分配。
4.7 流动不稳定性。
4.7.1水动力不稳定性（水动力不稳定性的分析，稳定性准则，消除水动力不稳
定性的方法）。
*4.7.2并联通道的管间脉动。
第五章反应堆稳态热工设计原理
*5.1引论
5.2 反应堆热工设计准则。
5.3 热管因子及热点因子。
5.3.1概述。
5.3.2工程热管因子及工程热点因子的计算（只要求热流量工程热点因子和焓升
工程热管因子计算的乘积法）。
5.3.3 降低热管因子及热点因子的途径。
5.4 临界热流量与最小DNBR。
5.4.1 概述。
5.4.2典型临界热流量公式。
例题5－2
5.4.3 影响临界热流量的主要因素。
5.4.4 水堆燃料元件表面的DNB比与最小DNB比。
5.5 单通道模型的反应堆稳态热工设计。
5.5.1 概述
5.5.2单通道模型的反应堆稳态热工设计一般步骤和方法。
例题5—3。
5.6 子通道模型的反应堆稳态热工设计。
5.6.1概述（主要包括冷却剂交混）。
5.6.2质量守恒方程。
5.6.3热量守恒方程。
5.6.4轴向动量守恒方程。
5.6.5横向动量守恒方程。
5.7 反应堆热工参数的选择。
*5.7.1核电站或动力装置的反应堆热工参数的选择。
5.7.2蒸汽发生器的工作条件，q－t图。
5.7.3核电站内一回路和二回路热工参数间的关系和参数选择。
第六章反应堆瞬态热工分析
6.1 瞬态过程中反应堆功率计算。
6.1.1停堆后的功率。
6.1.2 剩余裂变功率的衰减。
6.1.3 衰变功率的衰减（包括裂变产物的衰变功率和中子俘获产物的衰变功率）。
*6.2 瞬态工况的燃料元件温度场的计算（主要是导热微分方程的一般形式。
不要求
解析求解）。
*6.3 表征冷却剂热工水力状态的基本方程组。
6.4 反应堆的安全问题。
6.4.1安全分析的任务。
6.4.2功率调节时的过渡过程。
6.4.3反应堆的主要事故。
6.4.4反应堆的安全保护。
6.5 反应堆失流事故。
6.5.1概述。
6.5.2冷却剂流量随时间的变化。
*6.5.3堆芯热工水力特性分析。
6.6 压水堆冷却剂丧失事故。
6.6.1概述。
6.6.2冷却剂丧失事故的安全措施。
6.6.3事故发生后的工况。
*6.6.4 冷却剂状态的控制容积揭发。
6.6.5燃料元件的再淹没过程。
6.6.6和燃料元件包壳与冷却剂之间的传热。
注：各章后面的思考题和习题由考生自行选择。
带*号者不参与考试。