©2010-2026 宁波自信网络信息技术有限公司 版权所有
客服电话：0574-28810668 投诉电话：18658249818
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490
关注我们 ：
1、 2.1 查水物性骨架表计算水的以下物性参数： （1）求16.7MPa时饱和水的动力粘度和比焓； （2）若324℃下汽水混合物中水蒸气的质量比是1%，求汽 水混合物的比体积； （3）求15 MPa下比焓为1600 kJ/kg时水的温度； （4）求15 MPa下310℃时水的热导率。 13:14:49 习题讲解 2 13:14:49
2、习题讲解 3 13:14:49 习题讲解 4 13:14:49 习题讲解 5 位置 T/K p/kPa -1 h/(kJ·kg ) 状态 给水泵入口 6.89 163 饱和液 给水泵出口 7750 171 欠热液 蒸发器二次侧出口
3、 7750 2771 饱和气 汽轮机出口 6.89 1940 两相混合物 蒸发器一次侧入口 599 15500 欠热液 蒸发器一次侧出口 565 15500 欠热液 2.2计算核电厂循环的热效率 13:14:49 习题讲解 6 13:14:49 习题讲解 7 第三章 3.
4、1 求1600℃下97%理论密度的UO2的热导率，并 与316℃下金属铀的热导率做比较。 13:14:49 习题讲解 8 3.2 假设堆芯内所含燃料是富集度3%的UO2，慢化剂为重水 D2O, 慢化剂温度为260℃，并且假设中子是全部热能化 的，在整个中子能谱范围内都适用1/v定律。 试计算中子 注量率为1013 1/（cm2·s）处燃料元件内的体积释热率。
5、 13:14:49 习题讲解 9 = 0.275 3.3 试推导半径为R，高度为L，包含n根垂直棒状 燃料元件的圆柱形堆芯的总释热率Qt的方程： 1 Qt nLAu qV ,max Fu 其中，Au是燃料芯块的横截面积。 13:14:49 习题讲解 10 13:14:49 习题
6、讲解 11 4.1 有一压水堆圆柱形UO2燃料元件，已知表面热 流密度为1.7 MW/m2，芯块表面温度为 400℃，芯块直径为10.0 mm，UO2密度取理 论密度的95%，计算以下两种情况燃料芯块中 心最高温度： （1） 热导率为常数，k = 3 W/（m•℃） （2） 热导率为k = 1+3exp（-0.0005t）。 13:14:49 习题讲解 12 热导率为常数
7、 13:14:49 习题讲解 13 k不是常数，要用积分热导法 13:14:49 习题讲解 14 4.2 有一板状燃料元件，芯块用铀铝合金制成（铀 占22%重量），厚度为1mm，铀的富集度为 90%，包壳用0.5mm厚的铝。元件两侧用40℃ 水冷却，对流传热系数h=40000 W/(m2•℃)， 假设： 气隙热阻可以忽略 铝的热导率221
8、5 W/(m•℃) 铀铝合金的热导率167.9 W/(m•℃) 裂变截面520×10-24cm2 试求元件在稳态下的径向温度分布 13:14:49 习题讲解 15 13:14:49 习题讲解 16 13:14:49 习题讲解 17
9、 13:14:49 习题讲解 18 4.3 已知某压水堆燃料元件芯块半径为4.7mm，包 壳内半径为4.89mm， 包壳外半径为 5.46mm，包壳外流体温度307.5 ℃，冷却剂 与包壳之间传热系数为 28.4 kW/（m2•℃）， 燃料芯块热导率为 3.011 W/（m•℃），包壳 热导率为18.69 W/（m•℃），气隙气体的热导 率为0.277W/（m•℃）。 试计算燃料芯块的中心温度不超过1204℃
10、的最 大线释热率。 13:14:49 习题讲解 19 13:14:49 习题讲解 20 4.4 厚度或直径为d的三种不同几何形状（平板、 圆柱、球）的燃料芯块的体积释热率都是qV， 表面温度都是tc，试求各种芯块中心温度的表 达式，并进行讨论比较。 13:14:49 习题讲解 21
11、 13:14:49 习题讲解 22 13:14:49 习题讲解 23 球 13:14:49 习题讲解 2
12、4 参数 数值 单位 燃料元件外直径 10.0 mm 芯块直径 8.8 mm 包壳厚度 0.5 mm 最大线释热率 4 4.2×10 W/m 冷却剂进口温度 245 ℃ 冷却剂与元件壁面间传热系数 2.7×104 2 W/（m •℃） 冷却剂流量 1200 kg/h 堆芯高度 2600 mm 包壳热导率 20 W/（m•℃） 气隙热导率 0.23 W/（m•℃） 芯块热导率 2.1 W/（m•℃） 4.5 考察某压水堆（圆柱形堆芯）中的某根燃料元件，参数 如下表。假设轴向发热分布为余弦分布，试求
13、燃料元件 轴向z = 650 mm高度处的燃料中心温度。 13:14:49 习题讲解 25 13:14:49 习题讲解 26
14、 13:14:49 习题讲解 27 4.6 压力壳型水堆燃料元件UO2的外直径为10.45mm，芯块直径为9.53mm， 包壳热导率为19.54W/（m•℃），厚度为0.41mm，满功率时热点处包壳与芯块 刚好接触，接触压力为零，热点处包壳表面温度为342℃，包壳外表面热流密 度为1.395×106W/m2，试求满功率时热点处芯块的中心温度。 13:14:49 习题讲解 28 求T0
15、 13:14:49 习题讲解 29 5.1 如图题5.1所示，有一个喷嘴将水喷到导流叶片上。喷嘴 出水的速度为15m/s，质量流量为250kg/s，导流叶片角度 为60°，试计算： （1）导流叶片固定不动所受到的力， （2）导流叶片在x方向以速度5m/s运动的情况下受到的力。 y O x 60o 喷嘴 导流叶片 13:14:
16、49 习题讲解 30 5.2 假如某一管内层流流速分布为υ =υ max 1 − (r R ) ] QV = ∫ υmax ⎡1 − ( ) ⎤ 2πrdr 2 ⎣ ⎦ 2 υ max = 2.0 m/s，R = 0.05 m，流体的密度为300 kg/m3，计算管内体积流 2 量、断面平均速度，并判断流体动压头等于 ρυm 2 吗？ R r R 0 = ∫ 2 1 − ( r R ) ⎤ 2πrdr = 7.854 ×10−3 ⎡ 0.05 0 2 ⎣ ⎦ υm = = = 1m/s
17、 ( ) 1 υmax ⎡1 − ( r R ) ⎤ 2πrdr = 0.667ρυm2 2 dp = ρ∫ 2 ( υmax ⎡1 − ( ) ⎤ ) 2πrdr ∫ 2 ⎣ ⎦ υm = QV 7.854 ×10−3 A π× 0.052 R 2 0 ⎣ ⎦ R r R 0 πR 2 13:14:49 习题讲解 31 5.3 如图所示，某一传热试验装置，包括一根由长1.2 m内径是13 mm的垂直 圆管试验段。水从试验段顶部流出，经过90°弯头（R / D = 1.5）后进入 1.5m长的套管式热交
18、换器，假设热交换器安装在水平管道的中间部分，水在管内 流动，冷却水在管外逆向流动。热交换器的内管以及把试验段、热交换器、泵连 接起来的管道均为内径25 mm的不锈钢管。试验装置高3m，总长18m，共有4个 弯头。在试验段的进出口都假设有突然的面积变化，回路的运行压力是16MPa。 热交换器 试验段 （1）、当260℃的水以5 m/s的速度等温流过试验段时（即试验段不加热）， 求回路的摩擦压降。 （2）、若试验段均匀加热，使试验段的出口温度变为300℃，计算回路的总 压降是多少？（假定这时热交换器换热管的壁温比管内水的平均
19、温度低40℃） 13:14:49 习题讲解 32 , μ = 105.376 ×10−6 Pa ⋅ s, ρ = = 797.77 kg m3 v = 0.0012535 m 2 kg 1 v De1V2ρ A Re1 = = 4.921×10 ,V2 = 1 V1 = 1.352 m s 5 μ A2 Re2 = De2V2ρ μ = 2.559 ×105 10 ⎞ 3 ⎤⎥ ⎡ ⎛ ε ∵ f = 0.0055 1 + ⎜ ⎟ ⎣
20、⎦ L1 ρV1 L2 ρV22 ΔPf = ΔPf1 + ΔPf2 = f1 ⋅ ⋅ + f2 ⋅ ⋅ 1 6 ⎢ 20000 + ε = 0.0015 ⎢ ⎝ D Re ⎠ ⎥ ∴ f1 = 0.0145, f2 = 0.0150 2 De1 2 De2 2 = 20675Pa 13:14:49 习题讲解 33 出口温度300℃ × (13 × 10−5 ) × 5 = 0.5294 kg s 流量 W = 797.77 × π 4 2 a).试验段出口至换热器
21、入口： 1 t1 = 300 0C P = 160b 热交换器 试验段 v1 = 0.0014166 m 3 kg μ1 = 89.36 ×10−6 Pa ⋅ s ρ1 = = 705.92 kg m3 V1 = = 1.528 m s 4 1 v1 Wv1 π 2 d1 Re1 = d1V1 v1μ1 = 3.018 ×105 13:14:49 习题讲解 34 ⎛
22、 ⎞ 3 ⎤ ⎡ 0.0015 10 f1 = 0.0055 1 + ⎜ 20000 × + = 0.0146 ⎟ ⎢ ⎝ 25 3.018 ×105 ⎠ ⎥ 1 6 ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ΔPf1 = f1 L1 ρ1V12 d1 2 = 1516 Pa a ΔPel1 = ρ1 g Δz = 6233Pa ΔP 1 = 0 ρ1V12 705.92 ×1.5282 c ΔP1 = K = 0.6 × = 494 Pa 2 2
23、 13:14:49 习题讲解 35 b). 热交换器内压降 mC C p = 5.448 × 103 J kg C Re 2 = Re1 = 3.018 × 105 Pr = 0.858 k = 567.7 × 10−3 W 0 0 . Nu = 0.023 Re 20.8 Pr 0.4 = 5235 25 × 10 = 11888W 0 h = Nu ⋅ k d = . 5235 × 567.7 × 10−3 −3 mC Δt
24、2 = = 0.5294 × 5.448 × 10 hFΔt WC p . 11888 × π × 25 × 10−3 × 15 × 40 3 = 19.4 0C t = t1 − Δt 2 2 = 290.30 C ∴ v2 = 0.0013381 m3 kg μ2 = 93.36 × 10−6 Pa ⋅ s ρ 2 = 1v2 = 747.33 kg m3 = × ( 25 × 10 ) d 22 = 1443 m s V2 = Wv2 0.5294 × 0.00133
25、81 π π −3 2 4 4 . 热交换器 试验段 Re 2 = d 2V2 ρ 2 μ 2 = . 25 × 10−3 × 1443 × 747.33 93.36 × 10−6 = 2.888 × 105 13:14:49 习题讲解 36 ⎛ ⎞ 3 ⎤ ⎡ 0.0015 10 f2 = 0.0055 ⎢1 + ⎜ 20000 × + 5 ⎟ ⎥ = 0.0146 ⎝ ⎠ ⎦ ⎣ 1 6 ⎢ 25 3.018
26、×10 ⎥ f = f 2 ⎜ ⎟ ⎛ μ w ⎞ ⎝ μf ⎠ 0.6 = 0.0160 ΔPf2 = f2 L2 ρ2V22 d2 2 = 752Pa ΔPel2 = 0 a ΔP 2 = G 2 ( v3 − v1 ) = −1751Pa 13:14:49 习题讲解 37 c). 换热器出口至试验段入口： t3 = 300 0C p3 = 160b v3 = 0.0014166 m 3 kg μ3
27、 = 89.36 ×10−6 Pa ⋅ s V3 = = 1.528 m s 4 ρ3 = 1 v3 = 705.92 kg m3 Wv3 π 2 d3 热交换器 Re3 = d3V3 v3μ3 = 3.018 ×105 试验段 ⎛ ⎡ ⎢ f 3 = 0.0055 1 + ⎜20000 × + ⎢⎣ ρ V L3 3 3 ΔPf3 = f3 = 5927 Pa ⎞ 3 ⎤ 10 2.769 × 10 ⎠ ⎥⎦⎥ = 0.0148 0.0015
28、⎝ 25 2 d3 2 a ΔPel3 = ρ3 g Δz3 = −14530 Pa ΔP 3 = 0 6 5 ⎟ 1 c ΔP 3 = 3K ρ3V32 2 = 1483Pa 13:14:49 习题讲解 38 d). 试验段内： 3 t3 = 280.6 0C P = 160b v3 = 0.0013065 m 3 kg μ3 = 97.37 ×10−6 Pa ⋅ s ρ3 = 1 = 756.4 kg m3 V3
29、 = = 1.409 m s 4 ⎛ ⎡ d3 3 ⎢ Re3 = = 2.769 ×105 μ f 4 = 0.0055 1 + ⎜20000 × + ⎢⎣ ⎝ 13 ⎞ 3 ⎤ 10 5554 × 10 ⎠ ⎥⎦⎥ = 0.0143 5 ⎟ v3 3 Wv3 v3 π 2 d3 V 0.0015 . 6 1 ΔPf4 = f4 L4 ρ4V42 d4 2 = 14
30、049Pa ΔPin = 0.7 ⎜ 2 2 ⎟ ⎛ 1 1 ⎞ W 2 ΔPel4 = ρ4 g Δz4 = 747.33 × 9.8 ×1.2 = 8789Pa a ΔP 4 = G 2 ( v1 − v3 ) = 1751Pa − = 13811Pa ⎝ A4 A3 ⎠ ρ 热交换器 试验段 ΔPex = −σex (1 − σex ) G 2v = −4446Pa 13:14:49 习题讲解 39 ( ) ∴ ΔP = ∑ ΔPfi iel in ex c1 3 2 4a
31、4 c a + ΔP + ΔP + ΔP + ΔP + ΔP + ΔP + ΔP i =1 = (1516 + 6233) + ( 752 + 0 ) + ( 5927 − 14530 ) + (14049 + 8789 ) + 13811 − 4446 + 494 + 1483 − 1751 + 1751 = 34078Pa 13:14:49 习题讲解 40 5.4 已知压水堆某通道出口、入口水温分别为320℃和280℃，压力为15.5 MPa， 元件外径为10.72 mm，活性
32、段高度3.89 m，栅距14.3 mm，包壳平均壁温320℃， 当入口质量流密度为1.138×107 kg/(m2·s)的时候，求沿程摩擦压降、提升压降 和加速压降。 13:14:49 习题讲解 41 13:14:49 习题讲解 42 5.5 如图所示，有一低压安注箱直
33、径为5 m，箱内液位高度为 15 m，已知氮气压力为1.0 MPa，注入管道直径为20 cm，计 算反应堆内压力分别为0.8 MPa和0.2 MPa的情况下的注入流 量。 5m K ρυ = p1 2 + ρgh − p 1 2 2 1.0MPa氮气 qm = ρυA = ρA 2 ρK ( p1 − p2 + ρgh ) K = 0.5 15m 水 20cm 反应堆 13:14:49 习题讲解 43 5.6 某压水堆有3800
34、0根燃料棒，堆芯总流量是15 Mg/s。燃料 棒高度为3.7 m，外径11.2 mm，正方形排列，栅距14.7 mm， 水的密度取720 kg/m3，动力粘度为91μPa·s。计算堆芯内提升 压降、摩擦压降和出入口的局部压降。 υ= qm ρA Re = ρυD μ K in = 0.5 K out = 1.0 13:14:49 习题讲解 44 5.7 已知热流密度q(z)=1.3cos[0.75(z-0.5)]MW/m2，堆芯高度为 3 m，外推长度可以忽略，燃料元件外径10.
35、45 mm，冷却剂 入口温度240℃，冷却该元件的流量为1200 kg/h，压力为15 MPa，求通道中间位置处及出口处的流体温度。 + ∫ h ( z ) = hin z −1.5 q ( z ) πDdz qm 或者用平均定压比热容计算。 13:14:49 习题讲解 45 Nu = 0.023Re Pr 0.4 5.8 若5.7题中燃料元件按中心距13.5 mm排列成正方 形栅格，求平均传热系数及最高壁温出现的位置。
36、De = Re = 0.8 h = k Nu De Tw ( z ) = Tf ( z ) + q ( z ) h 13:14:49 习题讲解 46 5.9 某压水堆的棒束状燃料组件被纵向流过的 水所冷却，燃料元件外径为9.8 mm，栅距为 12.5 mm，呈正方形栅格排列。若在元件沿高 度方向的某一个小的间隔内冷却水的平均温度 为300℃，水的平均流速为4 m/s，热流密度 q=1.74×106 W/m2，堆的
37、运行压力为14.7 MPa, 试求该小间隔内的平均对流传热系数及元件壁 面的平均温度。 13:14:49 习题讲解 47 6.1 某沸水堆冷却剂通道，高1.8m，运行压力为 4.8MPa，进入通道的水的欠热度为13℃，通 道出口处平衡态含汽率为0.06，如果通道的加 热方式是：（1）均匀的，（2）余弦分布的 （坐标原点取在通道半高度处），试计算不沸 腾段长度（忽略过冷沸腾段和外推长度）。 13:14:49 习题讲解 48
38、 13:14:49 习题讲解 49 6.3 设有一个以余弦方式加热的沸腾通道（坐标原 点取在通道半高度处），长3.6 m，运行压力 8.3 MPa，不饱和沸腾段高度为1.2 m，进口 水的欠热度为15℃，试求该通道的出口平衡态 含汽率和空泡份额（忽略过冷沸腾段）。 13:14:49 习题讲解 50
39、 13:14:49 习题讲解 51 的运行压力是10.0MPa，加热通道进口水比焓 6.4 某一模拟试验回路的垂直加热通道，在某高度 处发生饱和沸腾，已知加热通道的内径d = 2cm，冷却水的质量流量为1.2吨/小时，系统 ， 为1214kJ/kg，沿通道轴向均匀加热，热流密 度q = 6.7×105 W/m2，通道长2m。试用平衡 态模型计算加热通道内流体的饱和沸腾起始点 的高度和通道出口处的平衡态含汽率。
40、 13:14:49 习题讲解 52 13:14:49 习题讲解 53 6.5 某压水堆运行压力为15.19 MPa，某燃料 元件通道水力直径为12.53mm，均匀发热，质 量流密度为2722 kg/（m2·s），入口平衡态含 汽率为 χe = - 0.1645，计算该通道入口处和平 衡态含汽率为零处的DNB临界热流密度。
41、 13:14:49 习题讲解 54 13:14:49 习题讲解 55 13:14:49 习题讲解 56 7.1 某压水堆高3m，热棒轴向热流密度分布为q （z）=1.3cos（0.75（z - 0.
42、5）） MW/m2。 坐标原点在堆芯中心，求热通道内轴向热点因 子。 13:14:49 习题讲解 57 ( z ) = q ql l ,0 ⎜1 − ⎛ ⎞ ⎛ πz ⎞ 7.2 已知轴向线功率分布为 求轴向核热点因子Fz,N。 2 L2e ⎝ ⎠ ⎝ Le ⎠ z ⎟ cos ⎜ ⎟
43、 13:14:49 习题讲解 58 13:14:49 习题讲解 59 13:14:49 习题讲解 60 7.3 已知反应堆的棒状元件包壳外径的名义尺寸为 d = 1.5263 cm，对已加工的一批元件进行
44、检 验，给出下列统计分布，试求对应于极限误差 的燃料元件棒的直径。 13:14:49 习题讲解 61 组的序号 组内的平均直径d / cm 每组元件的数目 1 1.5213 4 2 1.5225 87 3 1.5238 302 4 1.5252 489 5 1.5263 1013 6 1.5276 501 7 1.5289 296 8 1.5302 97 9 1.5327 11 13:14:49 习题
45、讲解 62 13:14:49 习题讲解 63 7.4 已知某燃料元件的参数如下，试比较乘积法和 混合法求热流量工程热管因子的差异。 ± 物理量 名义值 最大误差 均方误差 芯块直径 8.43 mm 0.03 mm 0.005 mm U235富集度 3% 0.04 0.01% UO2密度 95% 2.7% 0.7% 包壳外径 1
46、0 mm 0.04 mm 0.012 mm 13:14:49 习题讲解 64 13:14:49 习题讲解 65 7.5 已知压水反应堆的热功率为2727.27 MW；燃料元件包 壳外径10 mm，包壳内径8.6 mm，芯块直径8.43mm； 燃料组件采用15×15正方形排列，每个组件内有20个控 制棒套管和1个中子注量率测量管，燃料棒的中心栅距 13.3 m
47、m，组件间水隙1 mm。系统工作压力15.48 MPa，冷却剂平均温度302℃，堆芯冷却剂平均温升 39.64℃，冷却剂旁流系数9%，堆下腔室流量不均匀系 数0.05，燃料元件包壳外表面平均热流密度652.76 kW/m2，Fq,N = 2.3，FR,N = 1.438，FΔh,E = 1.08，Fq,E = 1.03。又假设在燃料元件内释热份额占总发热量的 97.4%，堆芯高度取3.29m，并近似认为元件中心最高 温度发生在元件半高处。已知元件包壳的热导率kc = 0.00547（1.8tcs+32）+13.8 W/（m•℃）。 用单通道模型求燃料元件中心最高温度。
48、 13:14:49 习题讲解 66 1、燃料棒根数及组件数： N t u 272.727 × 10 × 97.4% N = F πd cs Lq = 7 π × 0.01× 3.29 × 652760 ≈ 39392 ∴ n = N 15 × 15 − 20 − 1 ≈ 194 ∴ Def = = 3.135m 靠虑堆芯的轴对称性，取n=192 2、堆芯等效直径： T = 15 ×13.3 ×10−3 + 2 × 0.5
49、×10−3 = 200.5 ×10−3 192 × T 2 π 4 13:14:49 习题讲解 67 t fin R − Δt = 302 − × 39.64 = 282.18 0C = t t fex R + Δt = 302 + × 39.64 = 321.82 0C = t 3、堆芯冷却剂流量： 1 1 2 2 1 1 2 2 C p = = = 5.26 kJ ∴ h fin = 1244 kJ kg C pin + C pex 4.438 + 6.167 2 2 kg
50、 0 C Wc t = 0.91× = 11.91×103 kg = 0.91×W Nt C p Δt s 13:14:49 习题讲解 68 4、热管半高度处流体温度： h ⎜ ⎟ = h fin + = h fin + FR qE = 1428.2 KJ F ⎛ L ⎞ Δhmax 1 Nt ⎝ 2 ⎠ 2 2 Wc × 0.95 N Kg ∴ t ⎜ ⎟ = 317.3 0C Wc × 0.95 ⎛ L ⎞ ⎝
©2010-2026 宁波自信网络信息技术有限公司 版权所有
客服电话：0574-28810668 投诉电话：18658249818
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490
关注我们 ：
