本文關鍵詞：窄篩分大粒徑顆粒流態(tài)化特性的研究

  更多相關文章： 多晶硅 化學氣相沉積 數(shù)值模擬 加熱板內構件

【摘要】：氣固流化床用于多晶硅合成已成為目前研究的熱點。在多晶硅生成過程中,開始加入流化床的硅顆粒粒徑很小,隨著反應的進行,硅顆粒的粒徑逐漸增大,流化過程也逐漸發(fā)生改變。因而,顆粒增大到什么程度才從反應器中取出就有待商榷。本文研究窄篩分大粒徑顆粒的流態(tài)化過程就是為了解決這類問題,并且,本文為了避免反應過程中的壁面沉積而加入了內構件。實驗證明,內構件的加入對顆粒流態(tài)化產生較為明顯的強化效果。本文主要從數(shù)值模擬和實驗研究這兩方面來研究窄篩分大粒徑顆粒的流動規(guī)律,以便找出大粒徑顆粒與小粒徑顆粒的流動差別,進而強化大粒徑顆粒的流化過程。(1)實驗部分:實驗物料是玻璃微珠,選取1~6粒徑段窄篩分大粒徑顆粒玻璃微珠和一組寬篩分玻璃微珠作為樣品,研究了窄篩分大粒徑顆粒流化過程中的氣泡運動規(guī)律、軸向固含量的分布規(guī)律、局部固含率分布規(guī)律、床層氣含率的變化等。實驗結果證明:沿整個流化床高度方向,顆粒軸向固含量為“下濃上稀”的分布規(guī)律;氣泡的聚合和破碎的頻率,氣泡的尺寸;顆粒固含率隨軸向高度的增加而降低,密相區(qū)徑向固含率曲線會變成中心低、兩邊高的變化趨勢,在床層稀相區(qū),中心區(qū)域的固含率最大,邊壁處最小,并且隨著進氣氣速的增大更加明顯;內構件對顆粒流態(tài)化產生較為明顯的強化效果。(2)模擬部分:本文利用計算流體力學的CFD工具軟件,運用Eulerian氣固多相流模型及SIMPLE算法來對以窄篩分小粒徑顆粒和大粒徑顆粒為床料的流化床來進行模擬研究。通過以下幾個方面:顆粒瞬時體積分數(shù)的分布規(guī)律、固體顆粒瞬時流場分布、顆粒時均體積分數(shù)沿床高的變化、顆粒徑向和軸向的時均速度分布規(guī)律、流化氣速對床內顆粒體積分數(shù)的影響規(guī)律、顆粒粒徑對床內顆粒體積分數(shù)的影響規(guī)律、床層壓降的變化規(guī)律等來對比研究顆粒的流動規(guī)律。對比實驗情況來分析窄篩分大粒徑顆粒的流化狀態(tài)。
【關鍵詞】：多晶硅 化學氣相沉積 數(shù)值模擬 加熱板內構件
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O613.72;TQ021.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-11
• 前言11-13
• 1 文獻綜述13-31
• 1.1 流態(tài)化多晶硅CVD原理13-14
• 1.2 無定形硅粉成核機理14-17
• 1.3 實驗影響因素17
• 1.3.1 制備多晶硅的主要影響因素17
• 1.4 流態(tài)化基本理論17-26
• 1.4.1 流態(tài)化17-18
• 1.4.2 流態(tài)化類型18-21
• 1.4.2.1 流化過程19-20
• 1.4.2.2 流態(tài)化技術優(yōu)點20-21
• 1.4.2.3 流態(tài)化技術的局限性21
• 1.4.3 流化床中的氣泡及其行為21-24
• 1.4.3.1 氣泡的結構21-22
• 1.4.3.2 氣泡在流化床中上升的速度22-23
• 1.4.3.3 氣泡的尺寸23-24
• 1.4.3.4 氣泡的作用24
• 1.4.3.5 氣泡的測定方法24
• 1.4.4 流化床中常見的異常現(xiàn)象24-25
• 1.4.4.1 騰涌24-25
• 1.4.4.2 大氣泡25
• 1.4.5 壓力脈動25-26
• 1.4.5.1 壓力脈動25-26
• 1.4.5.2 分析壓力脈動的方法26
• 1.5 測量方法26-28
• 1.5.1 壓力和壓差的測量27
• 1.5.2 氣泡行為的測量27
• 1.5.3 顆粒濃度的測量27-28
• 1.5.4 氣體速度的測量28
• 1.6 流化床中的傳遞過程28-29
• 1.6.1 流化床中的傳質28-29
• 1.7 本文創(chuàng)新點29-31
• 2 實驗設備與方法31-43
• 2.1 實驗設備及測量系統(tǒng)31-40
• 2.1.1 實驗裝置和系統(tǒng)簡介31-32
• 2.1.2 流化床床體32-34
• 2.1.3 尾氣處理裝置34-35
• 2.1.4 抽樣系統(tǒng)35-37
• 2.1.5 壓力脈動采集系統(tǒng)37-40
• 2.2 實驗物料特性40-41
• 2.3 實驗參數(shù)的確定41-42
• 2.3.1 最小流化速度41
• 2.3.2 終端速度41-42
• 2.3.3 操作氣速42
• 2.4 實驗步驟42
• 2.5 本章小結42-43
• 3 窄篩分大粒徑顆粒的流化過程43-63
• 3.1 流化床內大粒徑顆粒濃度分布43-50
• 3.1.1 流化床內軸向固含量分布43-47
• 3.1.2 流化床內局部顆粒固含率47-50
• 3.2 流態(tài)化曲線50-55
• 3.3 流化床床層固含率55-56
• 3.4 窄篩分流化床內氣泡的運動規(guī)律56-62
• 3.4.1 壓力脈動信號56-62
• 3.5 本章小結62-63
• 4 多相流模型的建立63-73
• 4.1 控制方程63-65
• 4.1.1 體積分數(shù)63
• 4.1.2 質量守恒方程63-64
• 4.1.3 動量守恒方程64-65
• 4.2 本構方程65-70
• 4.2.1 相間交換系數(shù)65-67
• 4.2.2 固體壓力67-68
• 4.2.3 徑向分布函數(shù)68
• 4.2.4 固體剪切粘度68-69
• 4.2.5 固體體積粘度69
• 4.2.6 顆粒溫度69-70
• 4.3 數(shù)值模擬方法70-71
• 4.3.1 控制方程的離散70
• 4.3.2 相間壓力和速度的求解方法70-71
• 4.4 本章小結71-73
• 5 流化床的模擬研究73-93
• 5.1 幾何模型73-74
• 5.2 物料性質74
• 5.3 初始條件和邊界條件的設置74-76
• 5.4 結果討論與分析76-92
• 5.4.1 床內顆粒瞬時體積分數(shù)分布77-79
• 5.4.2 床內固體顆粒瞬時流場分布79-80
• 5.4.3 顆粒時均體積分數(shù)沿床高的變化80-82
• 5.4.4 顆粒徑向和軸向的時均速度分布82-86
• 5.4.5 流化氣速對床內顆粒體積分數(shù)的影響86-88
• 5.4.6 顆粒粒徑對床內顆粒體積分數(shù)的影響88-90
• 5.4.7 床層壓降90-92
• 5.5 本章小結92-93
• 6 內構件對顆粒流化過程的強化93-103
• 6.1 內構件對氣泡行為影響規(guī)律的研究94-97
• 6.1.1 氣泡流動模擬94-95
• 6.1.2 模擬徑向體積分數(shù)95-96
• 6.1.3 壓力脈動信號的功率譜分析96-97
• 6.2 流化床內軸向固含量97-98
• 6.3 流化床床層氣含率98-99
• 6.4 流化床的床層壓降99-100
• 6.5 本章小結100-103
• 結論與展望103-107
• 參考文獻107-111
• 附錄111-115
• 致謝115-117
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄117-118

【參考文獻】

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本文編號：1082207