第1章 绪论 1
1.1 核反应堆分类 2
1.1.1 压水堆 3
1.1.2 沸水堆 8
1.1.3 重水堆 10
1.1.4 高温气冷堆 14
1.1.5 钠冷快堆 19
1.2 核反应堆热工水力学分析的目的和任务 25
参考文献 28
习题 28
第2章 核能系统中的热力过程 29
2.1 状态参数 29
2.1.1 压力 30
2.1.2 温度 31
2.1.3 比体积 32
2.1.4 比内能、比焓与比熵 32
2.1.5 水的物性 32
2.1.6 水的热力学性质图 34
2.2 蒸汽动力循环 39
2.3 蒸汽再热循环与回热循环 41
参考文献 43
习题 43
第3章 材料与热源 45
3.1 核燃料 45
3.1.1 UO2的密度 47
3.1.2 UO2的熔点 48
3.1.3 UO2的热导率 48
3.1.4 UO2的比定压热容 50
3.1.5 UO2的线膨胀系数 51
3.2 包壳材料 52
3.2.1 包壳的作用 52
3.2.2 包壳材料的选择 52
3.2.3 Zr-4合金的热导率 53
3.2.4 Zr-4合金的比定压热容 53
3.3 冷却剂和慢化剂 54
3.4 堆热源及其分布 55
3.4.1 压水堆裂变能分配 55
3.4.2 核裂变截面 56
3.4.3 裂变率与体积释热率 59
3.4.4 均匀堆释热率空间分布 61
3.4.5 功率分布与展平 62
3.4.6 停堆后核反应堆的功率 64
参考文献 65
习题 66
第4章 燃料元件传热分析 67
4.1 燃料元件导热过程 67
4.1.1 傅里叶导热定律 67
4.1.2 定常热导率法 69
4.1.3 积分热导率法 73
4.2 气隙导热 75
4.2.1 气隙导热模型 76
4.2.2 接触导热模型 77
4.3 燃料元件传热分析 78
参考文献 79
习题 80
第5章 单相流分析 82
5.1 单相流输运方程 82
5.1.1 引言 82
5.1.2 集总参数质量控制体 87
5.1.3 集总参数体积控制体 90
5.1.4 分布参数积分法 94
5.1.5 分布参数微分法 98
5.1.6 微分方程的一般形式 108
5.1.7 湍流微分方程简述 108
5.2 单相流水力学分析 110
5.2.1 无黏流动 110
5.2.2 黏性流动 116
5.2.3 管内层流 120
5.2.4 管内湍流 123
5.2.5 单相流压降 127
5.3 单相流传热分析 131
5.3.1 准则数 132
5.3.2 层流传热 135
5.3.3 湍流传热 138
5.3.4 金属流体传热 144
5.3.5 自然对流传热 145
参考文献 146
习题 148
第6章 两相流分析 151
6.1 描述两相流的物理量 151
6.1.1 描述两相流的方法 152
6.1.2 体积平均量 153
6.1.3 面积平均量 155
6.2 两相流输运方程 159
6.2.1 一维混合流方程 159
6.2.2 三维两流体输运方程 161
6.2.3 一维两流体输运方程 167
6.3 两相流水力学分析 171
6.3.1 流型判别 171
6.3.2 两相流分析模型 176
6.3.3 均匀流模型两相流压降 180
6.3.4 漂移流模型两相流压降 183
6.4 两相流传热分析 193
6.4.1 沸腾曲线与传热分区 193
6.4.2 两相对流换热 197
6.4.3 核态沸腾起始点 200
6.4.4 核态沸腾传热 202
6.4.5 沸腾临界点 203
6.4.6 临界热流密度 203
6.4.7 沸腾临界后传热 207
参考文献 210
习题 212
第7章 核反应堆稳态热工设计 214
7.1 热工设计准则 214
7.2 热通道因子 216
7.2.1 核热通道因子 217
7.2.2 工程热通道因子 218
7.2.3 降低热通道因子的途径 225
7.3 单通道分析方法 225
7.3.1 一维流动方程 225
7.3.2 加热通道内单相流 228
7.3.3 加热通道内的两相流分析 234
7.4 子通道分析方法简介 244
7.4.1 子通道间的交混 246
7.4.2 子通道分析的守恒方程 246
参考文献 250
习题 250
第8章 一些特殊的热工水力现象 252
8.1 临界流 252
8.1.1 现象 252
8.1.2 分析方法 253
8.1.3 临界流模型 255
8.2 自然循环 259
8.2.1 现象 259
8.2.2 自然循环流量 259
8.3 流动不稳定性 261
8.3.1 概述 261
8.3.2 静态不稳定性 262
8.3.3 动态不稳定性 266
8.3.4 流动不稳定性分析方法 268
附录A 核燃料的热物性 272
附录B 包壳材料的热物性 273
附录C 冷却剂的热物性 274
附表C-1 饱和水热物性 274
附表C-2 饱和水蒸气热物性 275
附表C-3 水和水蒸气在不同压力和温度下的比焓h 276
附表C-4 水和水蒸气在不同压力和温度下的比体积υ×10 3 277
附表C-5 水和水蒸气在不同压力和温度下的比定压热容c p 278
附表C-6 水和水蒸气在不同压力和温度下的动力黏度μ×10 3 279
附表C-7 水和水蒸气在不同压力和温度下的热导率k×10 3 279
附录D 一些固体材料的热物性 280