多晶硅CVD反應器中新型熱管傳熱性能研究.pdf

1、隨著電子信息和半導體產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，工業(yè)上對高純的區(qū)熔級多晶硅需求量大大增加。然而傳統(tǒng)西門子法還原得到的多晶硅大部分只能達到太陽能級，只有少量能夠到達電子級多晶硅的純度要求。而硅烷法作為第二大多晶硅生產(chǎn)工藝，不僅能夠有效保證生成硅單質(zhì)的純度，其650℃～800℃的反應溫度能夠大大減少還原爐能耗，隨著硅烷制造成本的降低和生產(chǎn)安全技術(shù)的改進和提高，硅烷法將會更具發(fā)展前景。因此開發(fā)一種適合硅烷法生產(chǎn)的新型CVD反應器是十分有意義的
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2、文對新型多晶硅CVD反應器中添加的熱管部件進行了設計，選擇滿足反應器溫度要求的汞為工作介質(zhì)，確定不銹鋼316L為管殼材料。在熱管理論及設計原則的基礎(chǔ)上，確定了適當?shù)臒峁芄軓健＝Y(jié)合熱管與反應器中硅棒的位置關(guān)系完成特殊結(jié)構(gòu)設計，利用有限元方法對該新型熱管進行了應力線性化分析，完成強度設計計算。
　　對單根重力熱管的傳熱機理與熱阻模型進行研究，在經(jīng)典Nusselt理論基礎(chǔ)上，增加對管內(nèi)蒸汽與液膜相對運動剪切力的考慮，建立新的數(shù)值計算模型

3、，結(jié)果表明：以水為工作介質(zhì)時界面剪切力會使液膜厚度高于Nusselt理論值，使凝結(jié)換熱系數(shù)低于Nusselt理論值；以汞為工作介質(zhì)計算時發(fā)現(xiàn)由于汞的密度極大，模型計算所得結(jié)果與傳統(tǒng)理論值基本一致，凝結(jié)傳熱系數(shù)達到105W/(m2·K)。
　　對新型C VD反應器冷卻段進行了三維數(shù)值模擬。結(jié)果表明：除進出口附近區(qū)域，筒體內(nèi)主體流域速度值較為平均，壁面處流速要稍大于中部區(qū)域；對比分析兩種熱管長度比，得出減小冷凝段長度有利于增強整體湍動