基于溫度場均勻化分析的還原爐底盤結(jié)構(gòu)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(jìn)行還原反應(yīng),爐內(nèi)硅棒需加熱至1100℃高溫,這個(gè)過程不僅耗能嚴(yán)重,并且對設(shè)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(shè)備結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu),通過改進(jìn)底盤冷卻液流道形式,以提高在該底盤結(jié)構(gòu)形式下溫度場分布的均勻性及底盤結(jié)構(gòu)的安全性。本文研究的底盤結(jié)構(gòu)采用了限制射

2、流直通擴(kuò)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(yīng)力,提高了底盤結(jié)構(gòu)的安全性。結(jié)合大型多晶硅還原爐的研制要求,應(yīng)用Fluent對多晶硅還原爐底盤的輻射、導(dǎo)熱和對流的傳熱過程進(jìn)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(jìn)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(jié)構(gòu)的溫差應(yīng)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(jìn)口流量125~225t/h進(jìn)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(kuò)散流道越小,內(nèi)部流場總溫度越低,流體湍動(dòng)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(jìn)口流量為170t/h是最優(yōu)值。
　　3)底盤上花板的溫