Эффективность получения кремния из кварца в газоплазменном аргоновом потоке…
3
И наконец, в третьей зоне — в теплоизолированном канале реак-
тора-конденсатора, подсоединенном непосредственно к ГХР, где
температура потока становится ниже 2 000 K, осуществляется кон-
денсация паров кремния с образованием поликристаллического
кремния.
Теоретический анализ теплофизических процессов в основ-
ных зонах.
Теоретический анализ теплофизических процессов в ос-
новных зонах проведен для условий, реализованных в эксперимен-
тальных исследованиях [1], в которых в качестве источника аргоно-
водородной плазмы использован специальный электродуговой
плазмотрон атмосферного давления с максимальной потребляемой
электрической мощностью до 3 кВт (КПД равен 0,5) и расходом
плазмообразующего газа до 0,06 г/с. Основной особенностью этого
плазмотрона является то, что подача крупки кварца осуществляется
непосредственно в дугу плазмотрона транспортирующим газом (ар-
гоном) с расходом 0,02 г/с. К соплу плазмотрона подсоединен ГХР —
водоохлаждаемая цилиндрическая труба (внутренний диаметр —
18 мм, длина — 140 мм), к которой далее примыкает реактор-
конденсатор — теплоизолированный канал (площадь поперечного
сечения — 1 134 мм
2
, длина — 200 мм). Установка имеет вертикаль-
ную компоновку, и газоплазменный поток движется в направлении
силы тяжести.
При расходе кварцевой крупки менее 0,3 г/мин в каналах уста-
новки реализуется режим течения газодисперсной смеси с малой
объемной концентрацией твердой фазы. Таким образом, гидродина-
мика и тепломассообмен газодисперсного потока могут быть описа-
ны в рамках математической модели разреженного дисперсного по-
тока, включающей:
• систему уравнений, определяющую газодинамические парамет-
ры потока несущего газа;
• систему уравнений движения и теплообмена одиночной твердой
частицы в потоке с известными газодинамическими параметрами.
Теплогидродинамика газоплазменного потока в каналах
установки.
Расчет газодинамических параметров стационарного до-
звукового плазменного потока аргоноводородной смеси
во всех ка-
налах плазмохимической установки с учетом их реальной конфигу-
рации проводился методом конечного объема с использованием па-
кета вычислительной гидродинамики ANSYS CFX 13.1.
Физико-математическая модель трехмерного ламинарного тече-
ния газоплазменного потока включала уравнения неразрывности,
движения и энергии
с учетом объемного энерговыделения в области
газоразрядного канала. Термодинамические свойства газовой смеси
как функции температуры рассчитывались с использованием про-
