基于溫度場均勻化分析的還原爐底盤結構研究.pdf

1、多晶硅生產(chǎn)中的還原爐的安全節(jié)能問題,是多晶硅生產(chǎn)中必須面對的難題。SiHCl3和H2在還原爐內(nèi)進行還原反應,爐內(nèi)硅棒需加熱至1100℃高溫,這個過程不僅耗能嚴重,并且對設備的安全性造成極大的困難。因此,研發(fā)一種能夠高效冷卻模式及優(yōu)化設備結構,對多晶硅生產(chǎn)發(fā)展具有重要意義。
　　本文主要研究多晶硅還原爐的底盤結構,通過改進底盤冷卻液流道形式,以提高在該底盤結構形式下溫度場分布的均勻性及底盤結構的安全性。本文研究的底盤結構采用了限制射

2、流直通擴散冷卻流道,底盤內(nèi)部的溫度場分布更加均勻,且在底盤上花板下表面不易形成氣膜隔層,大大降低了底盤花板的溫差應力,提高了底盤結構的安全性。結合大型多晶硅還原爐的研制要求,應用Fluent對多晶硅還原爐底盤的輻射、導熱和對流的傳熱過程進行了模擬分析,得出了底盤內(nèi)部溫度場的分布云圖。
　　1)引入均勻化系數(shù)的概念,對影響還原爐底盤流場因素進行分析。底盤上花板平均算數(shù)攝氏溫度相同或相近的前提下,均勻化系數(shù)越高,底盤結構的溫差應力越小

3、,底盤安全性越高;底盤上花板均勻化系數(shù)相同或相近前提下,平均算數(shù)攝氏溫度越高,多晶硅還原爐工作條件越惡劣,安全性越低。
　　2)對底盤冷卻液進口流量125~225t/h進行模擬分析,求得多晶硅還原爐底盤的三維流場,即其速度場、溫度場和壓力場。由于底盤限制射流直噴擴散流道越小,內(nèi)部流場總溫度越低,流體湍動能越高,上花板的靜態(tài)溫度越小,阻力降越大。綜合考慮流速和阻力降,選定進口流量為170t/h是最優(yōu)值。
　　3)底盤上花板的溫