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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15MPa下比焓为1600kJ/kg时水的温度；（4）求15MPa下310℃时水的热导率。13:14:49习题讲解213:14:49习题讲解313:14:49习题讲解413:14:49习题讲解52.2计算核电厂循环的热效率13:14:49习题讲解6位置T/Kp/kPa-1h/(kJ·kg)状态给水泵入口6.89163饱和液给水泵出口7750171欠热液蒸发器二次侧出口77502771饱和气汽轮机出口6.891940两相混合物蒸发器一次侧入口59915500欠热液蒸发器一次侧出口56515500欠热液13:14:49习题讲解7第三章3.1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83.2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10131/（cm2·s）处燃料元件内的体积释热率。13:14:49习题讲解9=0.2753.3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：1QtnLAuqV,maxFu其中，Au是燃料芯块的横截面积。13:14:49习题讲解1013:14:49习题讲解114.1有一压水堆圆柱形UO2燃料元件，已知表面热流密度为1.7MW/m2，芯块表面温度为400℃，芯块直径为10.0mm，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=3W/（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13:14:49习题讲解13k不是常数，要用积分热导法13:14:49习题讲解144.2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=40000W/(m2•℃)，假设：气隙热阻可以忽略铝的热导率221.5W/(m•℃)铀铝合金的热导率167.9W/(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1513:14:49习题讲解1613:14:49习题讲解1713:14:49习题讲解184.3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28.4kW/（m2•℃），燃料芯块热导率为3.011W/（m•℃），包壳热导率为18.69W/（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℃的最大线释热率。13:14:49习题讲解1913:14:49习题讲解204.4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2113:14:49习题讲解2213:14:49习题讲解23球13:14:49习题讲解24轴向z=650mm高度处的燃料中心温度。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，试求燃料元件13:14:49习题讲解25参数数值单位燃料元件外直径10.0mm芯块直径8.8mm包壳厚度0.5mm最大线释热率44.2×10W/m冷却剂进口温度245℃冷却剂与元件壁面间传热系数2.7×1042W/（m•℃）冷却剂流量1200kg/h堆芯高度2600mm包壳热导率20W/（m•℃）气隙热导率0.23W/（m•℃）芯块热导率2.1W/（m•℃）13:14:49习题讲解2613:14:49习题讲解274.6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T013:14:49习题讲解295.1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。yOx60o喷嘴导流叶片13:14:49习题讲解305.2假如某一管内层流流速分布为υ=υmax1−(rR)]QV=∫υmax⎡1−()⎤2πrdr2⎣⎦2=∫21−(rR)⎤2πrdr=7.854×10−3⎡υm===1m/s()1υmax⎡1−(rR)⎤2πrdr=0.667ρυm22dp=ρ∫2(υmax⎡1−()⎤)2πrdr∫2⎣⎦υm=2υmax=2.0m/s，R=0.05m，流体的密度为300kg/m3，计算管内体积流量、断面平均速度，并判断流体动压头等于ρυm2吗？RrR00.0502⎣⎦QV7.854×10−3Aπ×0.052R20⎣⎦RrR0πR213:14:49习题讲解315.3如图所示，某一传热试验装置，包括一根由长1.2m内径是13mm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25mm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5m/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温度低40℃）13:14:49习题讲解32,μ=105.376×10−6Pa⋅s,ρ==797.77kgm3De1V2ρARe1==4.921×10,V2=1V1=1.352ms⎡⎛ε∵f=0.00551+⎜⎟⎣⎦L1ρV1L2ρV22ΔPf=ΔPf1+ΔPf2=f1⋅⋅+f2⋅⋅10⎞3⎤⎥v=0.0012535m2kg1v5μA2Re2=De2V2ρμ=2.559×10516⎢20000+ε=0.0015⎢⎝DRe⎠⎥∴f1=0.0145,f2=0.01502De12De22=20675Pa13:14:49习题讲解33×(13×10−5)×5=0.5294kgs1ρ1==705.92kgm3V1==1.528ms4出口温度300℃流量W=797.77×π42a).试验段出口至换热器入口：t1=3000CP=160b热交换器试验段v1=0.0014166m3kgμ1=89.36×10−6Pa⋅s1v1Wv1π2d1Re1=d1V1v1μ1=3.018×10513:14:49习题讲解34⎛⎞3⎤⎡0.001510f1=0.00551+⎜20000×+=0.0146⎟⎢⎝253.018×105⎠⎥aρ1V12705.92×1.5282c16⎢⎥⎣⎦ΔPf1=f1L1ρ1V12d12=1516PaΔPel1=ρ1gΔz=6233PaΔP1=0ΔP1=K=0.6×=494Pa2213:14:49习题讲解35=11888W0.Δt2==0.5294×5.448×10.=×(25×10)d22=1443ms.mCCp=5.448×103JkgC.25×10b).热交换器内压降Re2=Re1=3.018×105Pr=0.858k=567.7×10−3W00Nu=0.023Re20.8Pr0.4=5235h=Nu⋅kd=5235×567.7×10−3−3mChFΔtWCp11888×π×25×10−3×15×403=19.40Ct=t1−Δt22=290.30C∴v2=0.0013381m3kgμ2=93.36×10−6Pa⋅sρ2=1v2=747.33kgm3V2=Wv20.5294×0.0013381ππ−3244.热交换器试验段Re2=d2V2ρ2μ2=25×10−3×1443×747.3393.36×10−6=2.888×10513:14:49习题讲解36⎛⎞3⎤⎡0.001510f2=0.0055⎢1+⎜20000×+5⎟⎥=0.0146⎝⎠⎦⎣f=f2⎜⎟a16⎢253.018×10⎥⎛μw⎞⎝μf⎠0.6=0.0160ΔPf2=f2L2ρ2V22d22=752PaΔPel2=0ΔP2=G2(v3−v1)=−1751Pa13:14:49习题讲解37ΔPf3=f3=5927Pa⎞3⎤102.769×10⎠⎥⎦⎥=0.0148acV3==1.528ms4⎛⎡⎢f3=0.00551+⎜20000×+⎢⎣ρVL333c).换热器出口至试验段入口：t3=3000Cp3=160bv3=0.0014166m3kgμ3=89.36×10−6Pa⋅sρ3=1v3=705.92kgm3Wv3π2d3热交换器Re3=d3V3v3μ3=3.018×105试验段0.0015⎝252d32ΔPel3=ρ3gΔz3=−14530PaΔP3=065⎟1ΔP3=3Kρ3V322=1483Pa13:14:49习题讲解38⎛4V3==1.409ms=756.4kgm3ρ3=1a⎛11⎞W2ΔPin=0.7⎜22⎟5⎟35554×10⎠⎥⎦⎥=0.014310⎞3⎤⎝13⎢⎣μf4=0.00551+⎜20000×+=2.769×105Re3=⎢d33⎡d).试验段内：t3=280.60CP=160bv3=0.0013065m3kgμ3=97.37×10−6Pa⋅sv33v3π2d3V0.0015.61ΔPf4=f4L4ρ4V42d42=14049PaΔPel4=ρ4gΔz4=747.33×9.8×1.2=8789PaΔP4=G2(v1−v3)=1751Pa−=13811Pa⎝A4A3⎠ρ热交换器试验段ΔPex=−σex(1−σex)G2v=−4446Pa13:14:49习题讲解39ca∴ΔP=∑ΔPfiielinexc1324a)(4+ΔP+ΔP+ΔP+ΔP+ΔP+ΔP+ΔPi=1=(1516+6233)+(752+0)+(5927−14530)+(14049+8789)+13811−4446+494+1483−1751+1751=34078Pa13:14:49习题讲解405.4已知压水堆某通道出口、入口水温分别为320℃和280℃，压力为15.5MPa，元件外径为10.72mm，活性段高度3.89m，栅距14.3mm，包壳平均壁温320℃，当入口质量流密度为1.138×107kg/(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4113:14:49习题讲解42Kρυ=p12+ρgh−p5.5如图所示，有一低压安注箱直径为5m，箱内液位高度为15m，已知氮气压力为1.0MPa，注入管道直径为20cm，计算反应堆内压力分别为0.8MPa和0.2MPa的情况下的注入流量。5m1221.0MPa氮气qm=ρυA=ρA2ρK(p1−p2+ρgh)K=0.515m水20cm反应堆13:14:49习题讲解435.6某压水堆有38000根燃料棒，堆芯总流量是15Mg/s。燃料棒高度为3.7m，外径11.2mm，正方形排列，栅距14.7mm，水的密度取720kg/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=qmρARe=ρυDμKin=0.5Kout