硅碳棒反應器壁發射率的影響
圖4為西門子反應器中內、外環硅碳棒內部徑向電流密度分布。當硅碳棒半徑達到7 cm時,在相同的反應器壁發射率條件下,由于外環硅碳棒表面輻射熱損失大,需提供的焦耳熱增多,硅碳棒軸向單位長度電壓梯度增大,從而通過硅碳棒內部的電流增大,因此位于外環硅碳棒內部電流密度要大于位于內環的硅碳棒。內、外環硅碳棒內部電流密度變化趨勢基本一致,在徑向方向上逐漸增大,這是因為硅碳棒表面溫度要低于中心溫度,溫度越低,硅的電導率越大,從而促使更多的電流趨向硅碳棒表面。
由于外環硅碳棒與反應器壁之間的輻射換熱更為強烈,因此反應器壁發射率對外環硅碳棒的表面輻射熱損失影響更為明顯。因此,本文詳細研究了不同反應器壁發射率條件下,西門子反應器中位于外環硅碳棒的內部徑向溫度分布。當硅碳棒半徑達到7 cm時,若器壁發射率為0. 3,外環硅碳棒中心溫度約1580 K,若器壁發射率增大到0. 7,其中心溫度達到1715 K,如圖5所示。值得注意的是,硅的熔點為1687 K,超出硅的熔點,會造成硅碳棒的斷裂。反應器壁發射率越低,其反射能力越強,可將輻射其表面的大部分熱量反射回硅碳棒表面,減少硅碳棒表面輻射熱損失。因此,降低反應器壁發射率,能夠明顯改善外環硅碳棒內部溫度梯度的大小。由此可見,可選擇金、銀等低發射率材料對反應器壁進行鍍膜或對反應器壁進行適當拋光,降低其發射率,可以明顯減小硅碳棒中心與其表面的溫度梯度,從而使硅碳棒最大沉積半徑增大且不容易斷裂。http://www.yagpc.com/
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