反應堆熱工水力學

本書主要敍述了反應堆熱工水力學分析的基礎理論和一些分析方法，包括核能系統中的基本熱力過程、反應堆內材料的選擇、堆芯內的熱量產生、燃料元件內的導熱過程、燃料元件和冷卻劑之間的傳熱過程、流動系統的水力和輸熱分析等，並在此基礎上，進一步介紹了反應堆穩態熱工設計原理。本書的重點是燃料元件內的傳熱過程、單相流和兩相流的熱工水力分析。

本書對單相流和兩相流的分析方法進行了新的探索，由淺入深，推理嚴謹，並將熱力學、傳熱學、流體力學與實際的反應堆工程密切結合起來進行闡述，因此是一本理論性和工程性都很強的教材。

本書可作為高等院校反應堆工程專業高年級本科生的專業基礎課教材，也可供相關專業的工程技術人員參考。

反應堆熱工水力學（第2版） ?? 前言第1章 緒論1

1.1 核反應堆分類1

1.1.1 壓水堆2

1.1.2 沸水堆6

1.1.3 重水堆7

1.1.4 氣冷堆9

1.1.5 鈉冷快堆11

1.2 反應堆熱工水力學分析的目的和任務14

參考文獻16

習題16

第2章 核能系統中的熱力過程17

2.1 狀態參數17

2.1.1 壓力17

2.1.2 温度18

2.1.3 比體積18

2.1.4 內能、比焓與比熵19

2.1.5 水的物性19

2.2 蒸汽動力循環20

2.3 蒸汽再熱循環與回熱循環23

參考文獻24

習題24

第3章 材料與熱源26

3.1 核燃料26

3.2 包殼材料31

3.2.1 包殼的作用32

3.2.2 包殼材料的選擇32

3.3 冷卻劑和慢化劑33反應堆熱工水力學（第2版） ?? 目錄 3.4 堆熱源及其分佈34

3.4.1 壓水堆裂變能分配34

3.4.2 均勻堆釋熱率分佈36

3.4.3 功率分佈與展平38

3.4.4 停堆後反應堆的功率39

參考文獻40

習題41

第4章 燃料元件傳熱分析42

4.1 芯塊和包殼的熱傳導42

4.1.1 引言42

4.1.2 定常熱導率法44

4.1.3 積分熱導率法48

4.2 氣隙熱傳導49

4.2.1 氣隙熱傳導模型50

4.2.2 接觸熱傳導模型51

參考文獻52

習題53

第5章 單相流分析55

5.1 單相流輸運方程55

5.1.1 引言55

5.1.2 集總參數質量控制體形式的方程60

5.1.3 集總參數體積控制體形式的方程62

5.1.4 分佈參數積分法66

5.1.5 微分形式的守恆方程69

5.2 單相流水力分析78

5.2.1 無粘流動78

5.2.2 粘性流動85

5.2.3 管內層流87

5.2.4 管內湍流89

5.2.5 單相流壓降93

5.3 單相流傳熱分析95

5.3.1 準則數96

5.3.2 層流傳熱分析97

5.3.3 湍流傳熱分析100

5.3.4 液態金屬流體傳熱分析104

5.3.5 自然對流傳熱105

參考文獻106

習題107

第6章 兩相流分析110

6.1 描述兩相流的物理量110

6.1.1 兩相流算子111

6.1.2 體積平均量112

6.1.3 面積平均量113

6.2 兩相流輸運方程117

6.2.1 一維混合流方程117

6.2.2 兩流體輸運方程119

6.2.3 一維情況下空間平均輸運方程126

6.3 兩相流水力學分析129

6.3.1 流型129

6.3.2 兩相流模型134

6.3.3 兩相流壓降計算138

6.3.4 兩相摩擦壓降倍率142

6.3.5 臨界流148

6.4 兩相流傳熱分析155

6.4.1 傳熱分區155

6.4.2 欠熱沸騰傳熱159

6.4.3 飽和沸騰傳熱161

6.4.4 沸騰臨界後傳熱163

6.4.5 臨界熱流密度166

參考文獻170

習題172

第7章 反應堆穩態熱工設計174

7.1 熱工設計準則174

7.2 熱管因子176

7.2.1 核熱管因子176

7.2.2 工程熱管因子178

7.2.3 降低熱管因子的途徑184

7.3 單通道分析185

7.3.1 一維流動方程185

7.3.2 加熱通道內穩定單相流188

7.3.3 加熱通道平衡態下的穩定兩相流193

7.3.4 非平衡態下的兩相壓降202

7.4 自然循環計算206

參考文獻207

習題207

參考答案209

附錄A 核燃料的熱物性210

附錄B 包殼材料的熱物性211

附錄C 冷卻劑的熱物性212

附錄D 固體慢化劑的熱物性218