多晶硅CVD反應(yīng)器中新型熱管傳熱性能研究.pdf

1、隨著電子信息和半導(dǎo)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(dá)到太陽能級，只有少量能夠到達(dá)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(yīng)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(jìn)和提高，硅烷法將會(huì)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(yīng)器是十分有意義的
　　本

2、文對新型多晶硅CVD反應(yīng)器中添加的熱管部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，選擇滿足反應(yīng)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(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，確定了適當(dāng)?shù)臒峁芄軓健＝Y(jié)合熱管與反應(yīng)器中硅棒的位置關(guān)系完成特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用有限元方法對該新型熱管進(jìn)行了應(yīng)力線性化分析，完成強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。
　　對單根重力熱管的傳熱機(jī)理與熱阻模型進(jìn)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(yùn)動(dòng)剪切力的考慮，建立新的數(shù)值計(jì)算模型

3、，結(jié)果表明：以水為工作介質(zhì)時(shí)界面剪切力會(huì)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(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)由于汞的密度極大，模型計(jì)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(dá)到105W/(m2·K)。
　　對新型C VD反應(yīng)器冷卻段進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。結(jié)果表明：除進(jìn)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(qiáng)整體湍動(dòng)