本文關(guān)鍵詞：可控溫度的小型熱交換機(jī)的研究

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【摘要】：隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,越來越多的新型半導(dǎo)體材料開始步入人們的視線,如氧化鋅、氮化鎵等,而MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)設(shè)備則是該產(chǎn)業(yè)最基礎(chǔ)的一環(huán)。MOCVD設(shè)備可以在一定溫度、壓力等條件下以氣體反應(yīng)物生產(chǎn)高精度的半導(dǎo)體單晶。反應(yīng)腔為設(shè)備中最重要的一環(huán),而溫度的控制則是工藝的重點(diǎn)。反應(yīng)氣體通過噴淋輸入到反應(yīng)腔體,噴淋表面的溫度控制是其中的重要一環(huán)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)噴淋表面的溫度控制,需要在MOCVD設(shè)備中加入換熱裝置以及溫控系統(tǒng),這種換熱裝置要求體積小、換熱功率高、溫度控制精確。目前,這種小型化可控溫度的熱交換機(jī)在國內(nèi)很少有廠家生產(chǎn),主要依賴進(jìn)口,價(jià)格高、維修不便。本文的主要目的是研究一款小型的大功率可控溫度的熱交換機(jī),從而降低成本,提高競(jìng)爭力。首先,本文對(duì)熱交換機(jī)中的核心,即板式換熱器,進(jìn)行了仿真。建立了板式換熱器的單流道模型,并檢驗(yàn)了網(wǎng)格敏感性。計(jì)算了同一模型在不同的網(wǎng)格劃分情況下,努賽爾數(shù)和摩擦因子的大小,并選定了0.65 mm作為最大網(wǎng)格尺寸。將模擬結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)比較,證明了模擬結(jié)果是可靠的。其次,本文對(duì)通過正交試驗(yàn),以較少的試驗(yàn)組數(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)板式換熱器的三個(gè)波紋參數(shù)的研究。設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn),并對(duì)相同工況下,對(duì)具有不同波紋參數(shù)的板片的單流道模型進(jìn)行了仿真。使用統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析,得到了各個(gè)參數(shù)對(duì)換熱性能以及壓降性能的影響。根據(jù)文獻(xiàn),對(duì)換熱器的評(píng)價(jià)因子進(jìn)行計(jì)算和分析。根據(jù)評(píng)價(jià)因子對(duì)波紋參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,得到了最優(yōu)的波紋參數(shù)。之后對(duì)最優(yōu)參數(shù)板片的雙流道模型進(jìn)行模擬,證明了該模型可以滿足設(shè)備需求。最后,對(duì)熱交換機(jī)的原理圖以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),以盡量少的傳感器和控制開關(guān)滿足了設(shè)備的使用需求,并保證了設(shè)備在出現(xiàn)異常情況時(shí)的安全性。之后本文根據(jù)原理圖完成了設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的三維設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：板式換熱器 仿真模擬 正交試驗(yàn) 熱交換機(jī)組 機(jī)械設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK172
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 目的與意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述9-16
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容16-17
• 2 板式換熱器波紋建模仿真17-37
• 2.1 幾何模型建立17-19
• 2.2 計(jì)算模型選擇及數(shù)學(xué)模型19-28
• 2.3 邊界條件及流體參數(shù)28-30
• 2.4 收斂條件和網(wǎng)格劃分30-33
• 2.5 初步仿真結(jié)果33-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 3 不同波紋參數(shù)的換熱器性能37-70
• 3.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)37-40
• 3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)及模擬結(jié)果40-60
• 3.3 最佳波紋參數(shù)模擬60-68
• 3.4 小結(jié)68-70
• 4 設(shè)備的水路圖及機(jī)械設(shè)計(jì)70-76
• 4.1 水路原理圖設(shè)計(jì)70-74
• 4.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)74-75
• 4.3 小結(jié)75-76
• 5 總結(jié)及展望76-78
• 5.1 總結(jié)76
• 5.2 展望76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果82

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本文編號(hào)：1010584