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减少辐射损失对硅碳棒单位质量能耗具

    如图4所示,混合物料从底盘中心上一个直径为60mm的进气口进气,反应后气体从底盘内外两环各6个共12个直径为20m。的出气口排出,内环出气口分布在底盘半径R=268mm处,外环出气口分布在底盘半径8460mm处。实际计算域为AB与AD之间Zo。部分。如图5,中间进气直冲至炉顶,在顶部区域形成一大气流漩涡,气体沿炉壁回流至炉内底部,从底盘各出气口排出还原炉。由于出气口较多且分布均匀,使热气体在炉内分布均匀,进而使不同高度平面上的温度差小,同一截面上温度分布均匀,为硅碳棒均匀生长创造了良好条件。与上一种分散进、集中出结构相比较,集中进气、分散出气结构各层面温度分布更均匀,3圈硅碳棒之间没有低温区的存在,更有利于硅碳棒均匀生长。模拟计算不仅清楚地给出了炉内气体的流动和温度分布状况,而且还给出了各边界仁的热量传递情况,从而可估计还原过程的能量消耗情况。以图4所示的结构和进气方式为例,计算报告结果示于表1、表2由上述数据可知,当硅碳棒直径为90mm时,需要为硅碳棒提供1.638MW的电能,这些能量通过两种形式提供给CVD系统。其中,对流及热传导占37.2%,热辐射占62.8%。这些能量加热气体消耗0.346MW,占21.1%。其余部分从炉壁面损失。其中热辐射损失占70.9%,对流及传导损失占29.1%。这一结果与G.delCosoe的研究结果十分一致。另外,如果考虑平均硅沉积速率为7a,m/min9,硅碳棒为90时,18对硅碳棒还原炉的硅产率为22.5km/h,单位质量能耗为72.8kWh"kg,这一结果与大多数生产情况相符。从模拟结果可以看出,辐射损失占总能量损失比重很大,减少辐射损失对提高硅碳棒单位质量能耗具有很重要的意义。而减少辐射能量损失可通过以下2个途径来实现。一是炉壁面的合理选材与处理:选择发射系数小(反射系数大)的材料,能将更多壁面辐照热反射回CVD系统;将壁面磨光做镜面处理也可有效增加壁面对辐照热的反射。二是在炉壁面与多晶硅碳棒之间添加热屏蔽罩。www.beritawan.com

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