2012－2013年度两相流动与沸腾传热试题.doc

2012-2013年度两相流动与沸腾传热试题

一、基本概念、原理题（每题7分，共42分）

1、简述均相流模型与分相流模型假设的要点。

2、现有Martinelli数X2，其定义为；而按Chrisholm关系式，有液相两相摩擦乘子（C为参数）。试证明：气相两相摩擦乘子。

3、写出热力学平衡干度的表达式与含义。在流动沸腾工况下，热力平学衡含气率为何可以小于零或大于1.0，各代表什么工况？

4、简要说明质量流量、质量流速、体积流量、相速度、表观速度、空泡份额、流动体积份额、质量含气率、相对速度、漂移速度、扩散速度以及漂移流密度的定义及其物理意义。

5、简介流动沸腾传热计算中的Chen氏方法（原理、主要参数意义及简要步骤）。

6、试总结对流道内流动沸腾发生偏离泡核沸腾（DNB）时热流密度（qDNB）造成影响的主要因素及一般影响规律。

二、计算题（每题10分，共50分）

1、考察某一垂直管中常压饱和态下水与水蒸汽的两相流动，其质量流速G=1000kg/m2s，蒸汽干度x=0.05%。试用采用漂移流模型方法估算管内平均的空泡份额。已知：?l=958.3kg/m3；?v=0.598kg/m3，?=58.78?10-3N/m；基于漂移流模型，有

其中，C0为分布参数，为漂移速度，且有

流型

空泡份额?

分布参数C0

漂移速度，m/s

泡状流

0.0?0.25

1.2

弹状/搅拌流

0.25?0.75

1.15

环状流

0.75?0.95

1.05

=0.5?5

雾状流

0.95?1.0

1.0

2、在一均匀加热的等直径蒸发圆管中，进口为饱和水，其质量流量为W=0.15kg/s，出口压力为p=60bar，干度为x=0.3。设管子内径为d=10mm，试按均相流模型计算加速压降；若按分相流模型计算，加速压降又为几何？

3、考虑70bar饱和态的水以3000kg/m2s的质量流速进入直径为1cm的等壁温沸腾流道。若壁面过热度为5K，试以Chen经验式决定蒸汽干度为1%、5%及15%时的换热系数，并讨论总换热中核态沸腾及两相强制对流的相对贡献大小。

4、有质量流量为0.12kg/s的过冷水从某均匀加热圆管内流过，管内径为12mm，管长为3m，管壁加热的热流密度为900kW/m2；水的入口压力5MPa，入口欠热度（以焓差?hin=hin–hsat表示）为600kJ/kg。试以Saha-Zuber关系求FDB点位置，以及该处水的欠热度。

5、Biasi试验计算式是基于4500多个试验数据点而总结得到的临界热流密度（CHF）计算式，既可用于计算偏离泡核沸腾（DNB）工况的CHF，也可计算干涸（Dryout）工况的CHF。该计算式写为压力p、质量流速G、干度x以及管径d的函数形式，如下：

对于G300kg/m2s，有：

,W/m2；

对于G300kg/m2s，则取下列两式计算结果的较大值：

,W/m2

,W/m2；

式中，

为以bar为单位表示的压力值；的单位是m；G的单位是kg/m2s。

现有一个竖直的，均匀加热的高压水沸腾试验段，压力p=6.89MPa，管径d=10.0mm，管长L=3.66m，入口欠热焓=0.389?106J/kg，水的汽化潜热=1.51?106J/kg，质量流速G=2000kg/m2s。若在试验通道出口处达到干涸工况的CHF，请计算该试验段的加热热流密度qCHF以及该通道的加热功率Q。

三、调研分析（8分）

假想PWR反应堆冷却剂系统发生冷管段双端剪切断裂的大破口失水事故（LBLOCA），事故进程中可能发生的哪些重要两相流动与传热过程（假设相应的反应堆专设安全设施ECCS投入，并伴有最大不利后果的单一故障）？