核反应堆工程概论第7章.ppt

第七章：核反应堆热工 核反应堆工程概论 第七章：核反应堆热工 一、绪论 二、反应堆的热源和稳态传热分析 三、反应堆稳态水力分析 四、反应堆稳态热工设计原理 五、反应堆瞬态热工分析简介 一、绪论 1、反应堆热工分析的任务 2、热力学的基本知识 3、反应堆热工分析的内容 4、堆芯材料和热物性 1、反应堆热工分析的任务 反应堆热工分析是研究在反应堆及其回路系统中冷却剂的流动特性、热量传输特性、燃料元件的传热特性的一门工程性很强的学科。其研究内容涉及反应堆的各种工况，以满足动力堆安全、经济和实用。 反应堆的堆型不同，它们的结构形式、冷却剂特性、运行参数和安全要求等方面也有很大差异。压水堆作为主要讨论对象。 2、热力学的基本知识 2.1 热力学 2.2 工质及其状态参数 2.3 平衡状态 2.4 工质的物性 2.5 热力学第一定律 2.6 工质的热力过程 2.7 热力循环 2.8 热力学第二定律 2.1 热力学 热力学：研究伴有热效应的自然界中一切物理及化学工程的能量关系和能量转换的科学。 几个概念： 热力系或热力系统 环境或外界 界面或边界 热源和冷源 2.2 工质及其状态参数 工质：工作介质 状态参数： 1）压力：P总压力，p 2）比容：V总体积，v 3）温度：T开氏温标，t摄氏温标 4）内能：U总内能，u比内能 5）焓：H总焓，h比焓 6）熵：S总熵，s比熵 1）压力 定义： 表压力和绝对压力： 单位：帕斯卡，帕Pa 1Pa=1N/m2 1atm=760mmHg=1.03323at=1.01325bar=0.101325MPa 1at=735.559mmHg=0.967841atm=0.980665bar=0.0980665MPa 2）比容 比重：单位容积（体积）的重量 密度：单位容积（体积）的质量 ρ，单位：kg/m3 比容：单位质量物质的容积 v v=1/ ρ 单位：m3/kg 3）温度 温度： 温标：摄氏，℃；开氏，K；华氏， °F 换算： T（K）＝t+273.15（℃） t（℃）＝5/9（t（°F）－32） 4）内能 内能：热力系内部自身所具有的能量。 包括：分子运动的动能和分子之间的引力 和斥力所形成的位能。 动能：移动、转动和振动。 内能是其他状态参数的函数。 单位：J，J/kg 5）焓 定义：复合状态参数。 数学描述： h=u+pv H=mh 单位：J，J/kg 6）熵 定义：导出参数，不能直接测量，由基本状态参数推导出来。 数学描述： dS=dQ/T ds=dq/T 单位：J/kg.K 2.3 平衡状态 定义：均匀一致 状态参数：p、v、T、u、h、s 工质的状态：固、液、汽 状态方程：（工质物性的描述） 2.4 工质的物性 2.4 工质的物性 饱和水和干饱和蒸汽 湿蒸汽： 汽化潜热： 2.4 工质的物性 比热： dq=cdT 对于气体有定压比热Cp和定容比热Cv 在可逆过程中： 定压：dq= CpdT 定容：dq= CvdT 2.4 工质的物性 2.4 工质的物性 2.5 热力学第一定律 数学描述： 2.6 工质的热力过程 定容过程： 定压过程： 绝热过程： 定熵过程： （一般以理想气体状态方程推导加深概念） 2.7 热力循环 朗肯循环： 2.7 热力循环 提高循环热效率： 2.7 热力循环 再热循环： 2.7 热力循环 回热循环： 2.8 热力学第二定律 克劳休氏叙述： 热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。 开尔文叙述： 不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机。 3、反应堆热工分析的内容 1）堆芯材料和热物性 （第一节第五小节） 2）反应堆的热源 （第二节） 3）稳态热工分析 （第二节传热分析，第三节水力分析） 4）瞬态热工分析 （第五节） 4、堆芯材料和热物性 堆芯结构材