什么是热流密度-热流-定义

垂直于传热方向的单位面积w88优德备用网址 微博传热速率称为热流。有时它也被称为热流密度。优德app热能工程

热通量密度-热通量

传热速度w88优德备用网址 微博单位面积垂直于传热方向称为w88优德备用网址 微博热通量。有时它也被称为热流密度。在SI中,它的单位是瓦特每平方米(W.m-2)。它具有方向和幅度,因此它是矢量数量。平均热通量表示为:

热通量密度 - 方程

其中A是传热面积。w88优德备用网址 微博英国的热流单位是Btu/h·ft2。请注意,热流通量可能随时间和表面位置而变化。

核反应堆,限制局部热量通量对反应堆安全至关重要。由于核燃料由燃料棒组成,热流以W/cm(局部线性热流)或kW/棒(每燃料棒的功率)为单位定义。

热传导微观视图
以热传导为例,热传导是三种传热机制之一。w88优德备用网址 微博

考虑A.金属块在高温下,原子围绕它们的平均位置剧烈振荡。在低温下,原子继续振荡,但是低强度。如果与冷却器块接触的更热的金属块,则热块边缘处的强烈振荡原子在冷却块的边缘处脱离其动能到较少的振荡原子。在这种情况下有能量转移这两个街区之间和热量流动通过这种随机振动从热的区域到冷的区域。

热通量测量

测量热通量可以用几种不同的方式表演。

  • 基于温差测量。一种通常已知,但往往不切实际的方法是通过测量已知材料上的温度差来实现的热导率。这种方法假定材料的导热性是众所周知的。这种方法类似于测量电流的标准方法,即测量在已知电阻上的压降。
  • 基于使用热通量传感器的测量。热流通量可以通过直接测量热流传感器或者热流传感器。最常见的热流传感器是温差热电堆,其工作原理与第一种测量方法基本相同。热流传感器只能单向测量局部的热流密度。结果用瓦特每平方米来表示。这种测量的优点是导热系数不需要是已知的参数。

通过窗户的热流

示例 - 热通量 - 热传导通过窗户散热

房屋热量流失的一个主要来源是通过窗户。计算通过1.5 m x玻璃窗的热流率1.0米在面积和3.0毫米厚,如果内表面和外表面的温度分别为14.0°C和13.0°C。通过该窗口计算热通量。

解决方案:

此时,我们知道材料表面的温度。这些温度也通过房屋内部和房屋外的条件给出。在这种情况下,通过从较高的内部温度到较低的外部温度通过玻璃通过玻璃流动。我们使用热传导方程:

通过窗方程的热损失

我们假设普通玻璃的导热系数为k = 0.96 W/m.K。

热流则为:

q = 0.96 [W/m。[K] 0 x 103[m] = 320 W/m2

通过这个窗口的总热量损失为:

问:损失= q。a = 320 x 1.5 x 1.0 = 480W

临界热量

干涸与DNB正如写的那样,在核反应堆, l的局限性OCAL热通量对反应堆安全至关重要。为压水反应堆还有沸水反应堆,存在热液现象,这导致在突然减少热传递效率w88优德备用网址 微博(更准确地说在w88优德备用网址 微博传热系数)。这些现象发生在一定的热通量值,称为“临界热通量”。压水堆和沸水堆传热恶化的现象是不同的。w88优德备用网址 微博

在两种类型的反应堆中,问题或多或少与核心沸腾的偏离相关。核心沸腾的热通量不能无限期增加。在某些价值,我们称之为“临界热通量“(CHF.)时,所产生的蒸汽会在其表面形成一层保温层,而保温层又会恶化传热系数。w88优德备用网址 微博在达到临界热流后,沸腾立即变得不稳定,并发生膜沸腾。从核沸腾到膜沸腾的转变被称为沸腾的危机”。如前所述,压水堆和沸水堆导致传热恶化的现象是不同的。w88优德备用网址 微博

  • 干涸。在沸水反应堆中,这种现象被称为“干涸”它直接与流型变化在高品质地区蒸发过程中。在给定的通过通道的流量、压力、流动质量和线性热流率的组合下,壁液体膜可以排气墙可能是。在正常时,燃料表面通过沸腾冷却剂有效地冷却。然而,当热通量超过a时临界价值(CHF -临界热流密度)的流型可以达到干涸的条件(薄膜的液体消失)。从燃料表w88优德备用网址 微博面进入冷却剂的热传递劣化,结果是大幅度提高燃料表面温度。在高质量地区,危机发生在较低的热流中。由于蒸汽芯内的流速较高,chf后换热比低质量临界通量(即压水堆温升更高、更快)要好得多。w88优德备用网址 微博
  • 临界热通量和DNB(摘自核心沸腾)
    如果沸腾系统的热流高于临界热流,则可能发生偏离核沸腾。

    偏离核沸腾。在的情况下PWRS.,命名为关键安全问题DNB偏离核沸腾),从而形成a局部蒸汽层,导致传热能力的急剧降低。w88优德备用网址 微博这种现象发生在过冷或低质量的区域中。沸腾危机的行为取决于许多流动条件(压力,温度,流速),但沸腾的危机发生在相对高的热通量下,并且似乎与邻近表面的气泡云相关。这些气泡或蒸汽薄膜减少了进入的水量。由于这种现象恶化了传热系数和热通量仍然存在,然后加热w88优德备用网址 微博累积在燃料棒造成戏剧性的增长包壳和燃料温度。简单地,需要非常高的温差来将从燃料棒的表面产生的临界热通量转移到反应器冷却剂(通过蒸汽层)。在PWR的情况下,临界流量是反环状流,而在BWRs中,临界流通常为环空流。图中描述了干燥后流和dnb后流的流型差异。在PWRS.正常操作这种流动被认为是单相的。但人们对。的性质进行了大量研究两相流的情况下瞬变和事故(如失冷剂事故-失冷剂或rcp跳闸),它们对反应堆的安全非常重要,必须在安全分析报告(SAR)。

引用:
w88优德备用网址 微博传播热量:
  1. 第7版热量和传统转移基础。Theodore L. Bergman,Adrienne S. Lavine,Frank P. Incopera。John Wiley&Sons,Incorporated,2011。ISBN:9781118137253。
  2. 热量和传质。Yunus A. Cengel。McGraw-Hill教育,2011年。ISBN:9780071077866。
  3. 热量和传质基础。C. P. Kothandaraman。新时代国际,2006年,ISBN:9788122417722。
  4. 美国能源,热力学,传热和流体流动部。w88优德appw88优德备用网址 微博DOE基础知识手册,第2卷。2016年5月。

核与反应堆物理学:

  1. J. R. Lamarsh,核反应堆理论导论,第二版,Addison-Wesley,雷丁,MA(1983)。
  2. J. R. Lamarsh, A. J. Baratta,核工程导论,3d版,prentices - hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1。
  3. W. M. Stacey,核反应堆物理,约翰瓦里和SONS,2001,ISBN:0-471-39127-1。
  4. Glasstone Sesonske。核反应堆工程:反应堆系统工程,施普林格;第4版,1994,ISBN: 978-0412985317
  5. W.S.C.威廉姆斯。核和粒子物理学。克拉登登新闻;1版,1991年,ISBN:978-0198520467
  6. g.r.keepin。核动力学物理学。Addison-Wesley Pub。co;第1版,1965年
  7. 罗伯特·里德·伯恩,《核反应堆运行导论》,1988年。
  8. 美国能源、核物理和反应堆理论部。美国能源部基础手册,卷1和2。1993年1月。
  9. 保罗·罗伊斯,中子物理学。电子数据处理科学,2008。ISBN: 978 - 2759800414。

高级反应堆物理:

  1. K. O. Ott, W. A. Bezella,核反应堆静力学导论,美国核学会,修订版(1989),1989,ISBN: 0-894-48033-2。
  2. 《核反应堆动力学概论》,美国核学会,1985,ISBN: 0-894-48029-4。
  3. 李国强,核反应堆动力学,中国核科学研究院,1993,ISBN: 0-894-48453-2。
  4. E. E. Lewis,W.F.F. Miller,中子运输计算方法,美国核协会,1993年,ISBN:0-894-48452-4。

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