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單晶爐冷卻循環(huán)系統(tǒng)-冷水機(jī)的應(yīng)用

日期:2022-04-24 16:29:13 來源:凱德利冷水機(jī) 瀏覽次數(shù):654

客戶案例--單晶爐冷卻循環(huán)系統(tǒng)-冷水機(jī)的應(yīng)用



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單晶爐是一單晶爐是一種在惰性氣體(氮?dú)狻⒑鉃橹鳎┉h(huán)境中,用石墨加熱器將多晶硅等多晶材料熔化。用直拉法生長(zhǎng)無錯(cuò)位單晶的設(shè)備。單晶爐對(duì)溫度又有及其嚴(yán)格的溫度要求。例如:爐體加工溫度,如果爐體溫度得不到有效的控制,爐體因溫度過高會(huì)產(chǎn)生形變。勢(shì)必影響設(shè)備尺寸變化,造成不合格產(chǎn)品的出現(xiàn);同時(shí)爐體材料長(zhǎng)期高溫工作,冷熱不均會(huì)降低爐體壽命,造成損失。

這就需要專業(yè)穩(wěn)定的冷卻水系統(tǒng),來滿足單晶爐的降溫冷卻需求,才能維持爐體設(shè)備正常工作,不至于發(fā)生因爐體設(shè)備溫度過高,造成設(shè)備變形,影響硅晶體的生長(zhǎng)。

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水冷螺桿式冷水機(jī)方案

水冷真空爐系統(tǒng)多采用開式循環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)由循環(huán)水池,冷卻水循環(huán)泵,應(yīng)急冷卻水箱,板式換熱器等組成。系統(tǒng)中比較關(guān)鍵的是需要設(shè)置一座有效容積較大的循環(huán)水池,此水池在系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)僅作為水泵吸水池使用,在停電等緊急情況下,冷水機(jī)或冷卻塔停止運(yùn)行,無法為真空爐系統(tǒng)提供冷媒的時(shí)候,冷卻水循環(huán)泵配備應(yīng)急電繼續(xù)工作,將管網(wǎng)及水池內(nèi)水繼續(xù)打循環(huán),因水的比熱大于硅的比熱,利用循環(huán)水池內(nèi)的水把鑄錠爐中高溫硅的熱量吸收掉,從而把鑄錠爐的溫度降下來,保證爐體不至于在停電的時(shí)候產(chǎn)生損壞甚至爆炸危險(xiǎn)。循環(huán)水池的儲(chǔ)水容量的確定即根據(jù)將系統(tǒng)中所有爐體內(nèi)的硅料降溫至安全溫度的時(shí)候,水池中的水的溫度不至于升高到冷卻水系統(tǒng)管網(wǎng)及設(shè)備不耐受的程度。冷卻水系統(tǒng)必須要為真空爐循環(huán)水泵配應(yīng)急電源,此應(yīng)急電源一般采用柴油發(fā)電機(jī),為了保證在柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)之前,爐體內(nèi)仍然有冷卻水流過,一般會(huì)在真空爐系統(tǒng)中設(shè)置一座高位應(yīng)急冷卻水箱,此水箱中的水在系統(tǒng)停電時(shí),依靠重力流經(jīng)爐體對(duì)爐體進(jìn)行冷卻。循環(huán)系統(tǒng)流程見圖1。

XX大學(xué)材料學(xué)院真空爐配套方案

   以上是對(duì)鑄錠爐真空爐系統(tǒng)的大概描述。而因項(xiàng)目所在地域的不同,會(huì)采用不同的方式作為真空爐系統(tǒng)的冷媒,以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用,鑄錠爐冷卻水進(jìn)水溫度一般要求≤30℃,所以當(dāng)項(xiàng)目所在地的夏季濕球溫度較低的時(shí)候,可以僅采用冷卻塔作為冷媒,就能滿足鑄錠爐冷卻水進(jìn)水溫度的要求;而當(dāng)項(xiàng)目所在地區(qū)夏季濕球溫度較高時(shí),則需要冷水機(jī)組提供冷媒才能滿足鑄錠爐冷卻水進(jìn)水溫度的要求。下面筆者就這兩種系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

  系統(tǒng)一:西北等夏季濕球溫度較低的地區(qū)。此類地區(qū)夏季濕球溫度可≤24℃,冷卻塔夏季出水溫度可≤28℃,則可由冷卻塔的出水作為冷媒,通過板式換熱器將真空爐水溫降至≤30℃,從而滿足鑄錠爐真空爐進(jìn)水溫度≤30℃的要求。但需要注意,在風(fēng)沙較大地區(qū),氣候環(huán)境惡劣,普通的開式塔容易受到風(fēng)沙的影響,選用閉式冷卻塔較為合適。此系統(tǒng)比較節(jié)能。

  系統(tǒng)二:中南部等夏季濕球溫度較高的地區(qū),則可采用兩級(jí)板式換熱器冷卻的方式提供鑄錠用的冷卻水,一級(jí)板式換熱器的一次側(cè)冷源采用冷卻水(由冷卻塔制?。?jí)板式換熱器的一次側(cè)冷源采用冷凍水(由冷凍機(jī)制?。?,冬季及過渡季節(jié),不開冷凍機(jī),僅開冷卻塔,用冷卻塔的出水作為冷媒。夏季及過渡季節(jié)時(shí),鑄錠爐的冷卻水出水先經(jīng)過一級(jí)板式換熱器換熱,水溫降低一定的幅度后,再進(jìn)入二級(jí)板式換熱器,由冷凍水作為冷媒將真空爐冷卻至鑄錠爐要求的入口溫度。

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