可控温度的小型热交换机的研究

发布时间：2017-10-11 04:44

  本文关键词：可控温度的小型热交换机的研究

  更多相关文章： 板式换热器 仿真模拟 正交试验 热交换机组 机械设计

【摘要】：随着半导体产业的发展,越来越多的新型半导体材料开始步入人们的视线,如氧化锌、氮化镓等,而MOCVD(金属有机化学气相沉积)设备则是该产业最基础的一环。MOCVD设备可以在一定温度、压力等条件下以气体反应物生产高精度的半导体单晶。反应腔为设备中最重要的一环,而温度的控制则是工艺的重点。反应气体通过喷淋输入到反应腔体,喷淋表面的温度控制是其中的重要一环。为了实现对喷淋表面的温度控制,需要在MOCVD设备中加入换热装置以及温控系统,这种换热装置要求体积小、换热功率高、温度控制精确。目前,这种小型化可控温度的热交换机在国内很少有厂家生产,主要依赖进口,价格高、维修不便。本文的主要目的是研究一款小型的大功率可控温度的热交换机,从而降低成本,提高竞争力。首先,本文对热交换机中的核心,即板式换热器,进行了仿真。建立了板式换热器的单流道模型,并检验了网格敏感性。计算了同一模型在不同的网格划分情况下,努赛尔数和摩擦因子的大小,并选定了0.65 mm作为最大网格尺寸。将模拟结果与相关文献比较,证明了模拟结果是可靠的。其次,本文对通过正交试验,以较少的试验组数实现了对板式换热器的三个波纹参数的研究。设计了正交试验,并对相同工况下,对具有不同波纹参数的板片的单流道模型进行了仿真。使用统计软件对仿真结果进行分析,得到了各个参数对换热性能以及压降性能的影响。根据文献,对换热器的评价因子进行计算和分析。根据评价因子对波纹参数进行了优化,得到了最优的波纹参数。之后对最优参数板片的双流道模型进行模拟,证明了该模型可以满足设备需求。最后,对热交换机的原理图以及系统结构进行了设计,以尽量少的传感器和控制开关满足了设备的使用需求,并保证了设备在出现异常情况时的安全性。之后本文根据原理图完成了设备机械结构方面的三维设计。
【关键词】：板式换热器 仿真模拟 正交试验 热交换机组 机械设计
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 目的与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状综述9-16
• 1.3 本文的主要研究内容16-17
• 2 板式换热器波纹建模仿真17-37
• 2.1 几何模型建立17-19
• 2.2 计算模型选择及数学模型19-28
• 2.3 边界条件及流体参数28-30
• 2.4 收敛条件和网格划分30-33
• 2.5 初步仿真结果33-36
• 2.6 本章小结36-37
• 3 不同波纹参数的换热器性能37-70
• 3.1 正交试验设计37-40
• 3.2 评价指标及模拟结果40-60
• 3.3 最佳波纹参数模拟60-68
• 3.4 小结68-70
• 4 设备的水路图及机械设计70-76
• 4.1 水路原理图设计70-74
• 4.2 设备结构设计74-75
• 4.3 小结75-76
• 5 总结及展望76-78
• 5.1 总结76
• 5.2 展望76-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 附录1 攻读硕士学位期间科研成果82

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本文编号：1010584