本文關(guān)鍵詞：窄篩分大粒徑顆粒流態(tài)化特性的研究

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【摘要】：氣固流化床用于多晶硅合成已成為目前研究的熱點(diǎn)。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(yīng)的進(jìn)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(yīng)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(yīng)過程中的壁面沉積而加入了內(nèi)構(gòu)件。實(shí)驗(yàn)證明,內(nèi)構(gòu)件的加入對顆粒流態(tài)化產(chǎn)生較為明顯的強(qiáng)化效果。本文主要從數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)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(jìn)而強(qiáng)化大粒徑顆粒的流化過程。(1)實(shí)驗(yàn)部分:實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(jìn)氣氣速的增大更加明顯;內(nèi)構(gòu)件對顆粒流態(tài)化產(chǎn)生較為明顯的強(qiáng)化效果。(2)模擬部分:本文利用計(jì)算流體力學(xué)的CFD工具軟件,運(yùn)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(jìn)行模擬研究。通過以下幾個方面:顆粒瞬時體積分?jǐn)?shù)的分布規(guī)律、固體顆粒瞬時流場分布、顆粒時均體積分?jǐn)?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(nèi)顆粒體積分?jǐn)?shù)的影響規(guī)律、顆粒粒徑對床內(nèi)顆粒體積分?jǐn)?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(shí)驗(yàn)情況來分析窄篩分大粒徑顆粒的流化狀態(tài)。
【關(guān)鍵詞】：多晶硅 化學(xué)氣相沉積 數(shù)值模擬 加熱板內(nèi)構(gòu)件
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(xiàn)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(jī)理14-17
• 1.3 實(shí)驗(yàn)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(shù)優(yōu)點(diǎn)20-21
• 1.4.2.3 流態(tài)化技術(shù)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(jié)構(gòu)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(zhì)28-29
• 1.7 本文創(chuàng)新點(diǎn)29-31
• 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與方法31-43
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測量系統(tǒng)31-40
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)物料特性40-41
• 2.3 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟42
• 2.5 本章小結(jié)42-43
• 3 窄篩分大粒徑顆粒的流化過程43-63
• 3.1 流化床內(nèi)大粒徑顆粒濃度分布43-50
• 3.1.1 流化床內(nèi)軸向固含量分布43-47
• 3.1.2 流化床內(nèi)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(nèi)氣泡的運(yùn)動規(guī)律56-62
• 3.4.1 壓力脈動信號56-62
• 3.5 本章小結(jié)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?jǐn)?shù)63
• 4.1.2 質(zhì)量守恒方程63-64
• 4.1.3 動量守恒方程64-65
• 4.2 本構(gòu)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(jié)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(zhì)74
• 5.3 初始條件和邊界條件的設(shè)置74-76
• 5.4 結(jié)果討論與分析76-92
• 5.4.1 床內(nèi)顆粒瞬時體積分?jǐn)?shù)分布77-79
• 5.4.2 床內(nèi)固體顆粒瞬時流場分布79-80
• 5.4.3 顆粒時均體積分?jǐn)?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(nèi)顆粒體積分?jǐn)?shù)的影響86-88
• 5.4.6 顆粒粒徑對床內(nèi)顆粒體積分?jǐn)?shù)的影響88-90
• 5.4.7 床層壓降90-92
• 5.5 本章小結(jié)92-93
• 6 內(nèi)構(gòu)件對顆粒流化過程的強(qiáng)化93-103
• 6.1 內(nèi)構(gòu)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?jǐn)?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(nèi)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(jié)100-103
• 結(jié)論與展望103-107
• 參考文獻(xiàn)107-111
• 附錄111-115
• 致謝115-117
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄117-118

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本文編號：1082207