雙熱源硅碳棒合成爐內溫度壓力氣體流動進行數值模擬
2024-10-15 19:51:14 點擊：
采用CFD軟件，選取熱電禍合模型、組份傳輸反應模型與輻射模型。對碳熱還原合成硅碳棒過程中雙熱源合成爐內能量及物質傳遞過程進行模擬研究。將模擬結果與工業試驗數據進行對比驗證，從而驗證了模擬的可靠性，揭示了硅碳棒合成過程中的傳熱傳質機理。根據分析結果對傳統的雙熱源硅碳棒合成爐進行結構優化設計，對于延長合成爐的使用壽命、提升產品質量、改善工況具有一定的指導意義。
硅碳棒材料從被人工合成至今已經有一百多年的歷史，因其具有超高的耐火度，優良的耐磨性以及半導體等特性被廣泛應用于冶煉、半導體、光伏、建筑等行業。目前硅碳棒的合成方法比較多主要有化學氣相沉積法、碳熱還原法、粉末電加熱發等，但由于成本及產量的問題工業生產大多延用傳統的碳熱還原法。雖然各國科學家針對傳統的Acheson進行了多方的改進如AKK爐，ESK爐、我國科學家設計研發的多熱源合成爐，但依然沒有解決工業生產過程中能耗高、污染大、噴爐事故頻發等缺點。通過多年研究發現要想徹底解決上述問題就必須清楚碳熱還原合成硅碳棒過程中爐內能量及物質擴散的規律。
在此背景之下本文采用ANSYS FLUENT軟件對自主設計的雙熱源硅碳棒合成爐內溫度、壓力、氣體流動進行數值模擬，并與實驗室測得數據進行對比驗證，從而揭示了合成過程中傳熱傳質機理。根據模擬與實驗的結果對現有的雙熱源合成爐進行優化設計，通過對優化后合成爐的分析發現其可有效降低合成爐內壓力防止噴爐事故的發生，同時適合于硅碳棒合成的供熱面積也明顯增加。http://www.yagpc.com/
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