《CVD腔室流体换热计算》-工学论文，科技论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

CVD腔室流体换热计算

范文

陈英男

摘要：CVD 腔室需维持一定的温度来保证工艺环境稳定及防止工艺气体冷凝。流体加热因相对电加热而言有更好的柔性，而被较多的采用。本文结合CVD腔室的流体换热计算过程，描述流体换热的影响因素，可用于换热系统的设计选型及参数调节。并可推广至其他类似的流体换热设备。

关键词：压力；流量；换热；流体；计算

CVD 腔室需维持一定的温度来保证工艺环境稳定及防止工艺气体冷凝。流体加热相对电加热而言有更好的柔性，当腔室温度低时流体对其加热，当工艺进行时腔室温度升高，流体对其冷却。因电加热无法实现冷却，及其加热、控温系统较复杂。所以流体加热被较多的采用。本文结合CVD腔室的流体换热计算过程，描述流体换热的影响因素。可用于换热系统的设计选型及参数调节。流体换热计算主要包括流体压力、流量及热计算。计算需从一个已知条件开始，如管路长度、直径等管路信息，及管道入口压力或流量等信息。可先根据经验设定，计算完成后依据计算结果进行修正，并重新计算。一般先假定流量求解压力损失。

1 压力损失计算

流体在流动过程中会产生较大的压力损失，总的压力损失由沿程阻力损失、局部阻力损失和高度压力损失组成。

2 沿程阻力损失计算

计算时先根据已知信息计算相对粗糙度n 和雷诺数 Re，再根据Re与n的值在莫迪图中找出λ的值。CVD设备常用的光滑钢管、铜管等k值在0.01—0.05（mm），橡胶管k值在0.01—0.03（mm）。不同流动状态时λ的影响因素如下：

层流区（Re≤2000），λ 仅与Re有关（λ=64/Re）与n无关。过渡区（2000≤Re≤4000），层流转向紊流转变的区域，流态不稳定，如保持层流则λ随Re增大而减小，如是湍流则λ 随Re增大而增大。与n无关。湍流区（4000≤Re），当n一定时，λ随Re增大而减小，Re增大到某一程度后，λ的值下降缓慢。当 Re 一定时，λ随n的增加而增大。阻力平方区又称完全湍流区，λ与n有关与Re无关，此时沿程阻力与速度平方成正比，该区域更有利于传质及传热。沿程阻力损失可选择两条途径来降低：一是改善流体外部边界对流动的影响，如降低管壁粗糙度等；再是在流体内加少量添加剂，影响流体运动的内部结构来实现减阻。

3 局部阻力损失计算

4 高度压力损失计算

5 流量计算

6 腔体换热计算

7 结语

流体力学和传热学是理论性比较强又系统的两个学科，很难掌握两门学科的精髓融会贯通。工程中又有很多關于流体及传热的应用。希望能有更加简洁、实用的方法完善现有理论，应用于工程实践。

参考文献：

[1]张兆顺，崔桂香.流体力学[M].北京：清华大学出版社，1998.

[2]王洪伟.我所理解的流体力学[M].北京：国防工业出版社，2014.

[3][美]E.约翰芬纳莫尔，等.流体力学及其工程应用[M].北京：机械工业出版社，2005.

[4][美]弗兰克P.英克鲁佩勒，等.传热和传质基本原理[M].北京：化学工业出版社，2015.

[5]杨世铭，陶文铨.传热学[M].北京：高等教育出版社，2006.

[6]刘宝兴.工程热力学[M].北京：机械工业出版社，2006.

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。