DOE Fundamentals Handbook - Thermodynamics Heat Transfer and Fluid Flow - Vol 1 of 3 - h1012v1a

ABSTRACT......Page 3
FOREWORD......Page 5
OVERVIEW......Page 7
THERMODYNAMICS, HEAT TRANSFER, AND FLUID FLOW Module 1 Thermodynamics......Page 11
TABLE OF CONTENTS......Page 13
LIST OF FIGURES......Page 16
LIST OF TABLES......Page 19
REFERENCES......Page 20
OBJECTIVES......Page 22
Mass and Weight......Page 27
Density......Page 29
Intensive and Extensive Properties......Page 30
Summary......Page 31
Temperature Scales......Page 32
Pressure Scales......Page 35
Summary......Page 38
Potential Energy......Page 40
Kinetic Energy......Page 41
Specific Internal Energy......Page 42
Specific P-V Energy......Page 43
Work......Page 44
Heat......Page 45
Entropy......Page 48
Energy and Power Equivalences......Page 49
Summary......Page 51
Thermodynamic Systems and Surroundings......Page 52
Steady State......Page 53
Irreversible Processv......Page 54
Throttling Process......Page 55
Summary......Page 56
Classification of Properties......Page 57
Saturated and Subcooled Liquids......Page 59
Quality......Page 60
Constant Pressure Heat Addition......Page 61
Fusion......Page 62
Triple Point......Page 63
Summary......Page 64
Property Diagrams......Page 67
Pressure-Temperature (P-T) Diagram......Page 68
Pressure-Specific Volume (P-v) Diagram......Page 69
Pressure-Enthalpy (P-h) Diagram......Page 70
Enthalpy-Temperature (h-T) Diagram......Page 71
Temperature-Entropy (T-s) Diagram......Page 72
Steam Tables......Page 73
Summary......Page 78
First Law of Thermodynamics......Page 79
Summary......Page 94
Second Law of Thermodynamics......Page 95
Entropy......Page 96
Carnot Cycle......Page 98
Diagrams of Ideal and Real Processes......Page 103
Power Plant Components......Page 104
Heat Rejection......Page 111
Typical Steam Cycle......Page 116
Causes of Inefficiency......Page 121
Summary......Page 122
Boyle's and Charles' Laws......Page 123
Ideal Gas Law......Page 124
Compressibility of Fluids......Page 125
Effects of Pressure Changes on Fluid Properties......Page 126
Effects of Temperature Changes on Fluid Properties......Page 127
Summary......Page 128
Appendix A  Thermodynamics......Page 129
DOE FUNDAMENTALS HANDBOOK - THERMODYNAMICS, HEAT TRANSFER, AND FLUID FLOW - Volume 3 of 3 - h1012v3.pdf......Page 0
ABSTRACT......Page 141
FOREWORD......Page 143
OVERVIEW......Page 145
Module 2 Heat Transfer......Page 149
TABLE OF CONTENTS......Page 151
LIST OF FIGURES......Page 153
LIST OF TABLES......Page 154
REFERENCES......Page 155
OBJECTIVES......Page 157
Heat and Temperature......Page 161
Modes of Transferring Heat......Page 162
Log Mean Temperature Difference......Page 163
Bulk Temperature......Page 164
Summary......Page 165
Conduction......Page 166
Conduction-Rectangular Coordinates......Page 167
Equivalent Resistance Method......Page 169
Electrical Analogy......Page 170
Conduction-Cylindrical Coordinates......Page 171
Summary......Page 177
Convection......Page 178
Overall Heat Transfer Coefficient......Page 180
Convection Heat Transfer......Page 183
Summary......Page 185
Black Body Radiation......Page 186
Radiation Configuration Factor......Page 187
Summary......Page 189
Heat Exchangers......Page 190
Parallel and Counter-Flow Designs......Page 191
Regenerative Heat Exchanger......Page 194
Cooling Towers......Page 195
Log Mean Temperature Difference Application To Heat Exchangers......Page 196
Overall Heat Transfer Coefficient......Page 197
Summary......Page 199
Nucleate Boiling......Page 200
Film Boiling......Page 201
Departure from Nucleate Boiling and Critical Heat Flux......Page 202
Summary......Page 203
Heat Generation......Page 204
Flux Profiles......Page 206
Average Linear Power Density......Page 207
Temperature Profiles......Page 208
Fuel Changes During Reactor Operation......Page 210
Summary......Page 211
Reactor Decay Heat Production......Page 212
Calculation of Decay Heat......Page 213
Decay Heat Limits......Page 215
Decay Heat Removal......Page 216
CONCLUDING MATERIAL......Page 217
ABSTRACT......Page 221
FOREWORD......Page 223
OVERVIEW......Page 225
Module 3, Fluid Flow......Page 229
TABLE OF CONTENTS......Page 231
LIST OF FIGURES......Page 234
LIST OF TABLES......Page 235
REFERENCES......Page 236
OBJECTIVES......Page 237
Introduction......Page 241
Buoyancy......Page 242
Relationship Between Depth and Pressure......Page 243
Pascal’s Law......Page 247
Control Volume......Page 248
Mass Flow Rate......Page 249
Steady-State Flow......Page 250
Continuity Equation......Page 251
Summary......Page 255
Turbulent Flow......Page 257
Flow Velocity Profiles......Page 258
Reynolds Number......Page 259
Summary......Page 260
General Energy Equation......Page 261
Simplified Bernoulli Equation......Page 262
Energy Conversions in Fluid Systems......Page 263
Extended Bernoulli......Page 265
Application of Bernoulli’s Equation to a Venturi......Page 267
Summary......Page 270
Friction Factor......Page 271
Darcy’s Equation......Page 272
Equivalent Piping Length......Page 274
Summary......Page 276
Thermal Driving Head......Page 277
Conditions Required for Natural Circulation......Page 278
Flow Rate and Temperature Difference......Page 279
Summary......Page 280
Two-Phase Fluid Flow......Page 281
Flow Instability......Page 282
Pressure Spike......Page 283
Operational Considerations......Page 285
Summary......Page 286
Energy Conversion in a Centrifugal Pump......Page 287
Cavitation......Page 288
Pump Laws......Page 289
System Operating Point......Page 292
Centrifugal Pumps in Parallel......Page 293
Centrifugal Pumps in Series......Page 294
Summary......Page 296
Appendix B Fluid Flow......Page 297
CONCLUDING MATERIAL......Page 300