對硅碳棒窯爐的三維模型進行網格劃分
2024-10-16 11:26:00 點擊：
本文利用設計的雙熱源硅碳棒合成爐進行試驗及模擬，原料主要為顆粒度為2 mm的石英砂和顆粒度為1 mm的煤粉。本文在合成爐外部自主設計了溫度及氣體流量測試裝置，圖1為實驗裝置實物圖。碳熱還原合成硅碳棒過程中爐內伴隨著復雜傳熱傳質過程，在實際模擬過程中需要適當進行一些簡化假設:①只考慮硅碳棒的生成和分解反應具體考慮的反應方程如表1所示，忽略其余的副反應;②合成爐端墻作為固面;③反應配合料混合均勻且各向同性。
根據以上的假設模擬遵循如下控制方程采用混合網格的方式對硅碳棒窯爐的三維模型進行網格劃分，在爐壁四角位置進行網格加密處理，爐芯采用結構化網格。為雙熱源爐不同時刻XY平面溫度云圖，從圖中可以看出熱量在熱源四周形成一個近似圓形的溫度場域，并隨著時間延長向外擴散當爐料被加熱到1800 K左右時，硅碳棒的合成反應開始被激持續供電，初始單獨的圓形溫度場將會發生疊加，從圖中可以看出6h時中心部位疊加而成的橢圓形溫度場，此時爐芯部位溫度以達到2400 K，反應進行的lOh時熱源溫度附近溫度以高達2600 K ,此時已經達到硅碳棒的分解溫度，在實際生產過程中發現保證一定量的硅碳棒分解對于最終結晶筒品質是有益的，這主要是因為熱源附近的硅碳棒因高溫開始分解，產生的Si蒸氣向外擴散會與未反應的石墨反應重新生成硅碳棒從而使得外部硅碳棒更加致密，但同時也需要保證熱源周圍部分溫度不能過高使得硅碳棒大量分解。http://www.yagpc.com/
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