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产线气流模拟报告及优化方案

1月前浏览143

作业说明 / DESCRIPTION


     

本次模拟,主要为了评估还原车间以下问题的存在范围和解决方案:

(1)易燃易爆气体是否能顺畅排除?是否存在明显的驻留区域,形成腐蚀和燃爆风险?

(2)还原炉开启后,室内的空气组织是否对炉内产生污染?

(3)工作区温度较高,如何改善?

     

STEP

方案步骤

     


本项目基于业主提供的CAD图纸,对生产线内部进行气流分析,为获得准确的计算结果,采取的技术方案如下:

(1)确定计算模型。根据计算需要和工程经验,对不参与气流计算的区域和对计算结果影响较小的结构进行去除或调整,确保获得高质量的离散网格。

(2)确定合适的计算边界条件。计算边界条件主要包括高效送风口风速参数、回风口参数、罐体发热参数等,这些设定必须符合实际,从而使计算结果接近真实状况。

(3)需要重点关注包括;产线内流场情况,产线内温度分布情况。

(4)具体模拟步骤见下图。


   
     

RESULT

结果分析

     


     

产线内速度云图

     

地面2米以下位置和5.5米以上位置,大多数炉桶所处位置的风速在0.2m/s以下,属于无风状态。

     

地面3.5米以上处送风形成对流风速。风速大小约1-1.5m/s。,属于轻风状态。

     

产线内温度云图

     

1、地面0.5米处整体温度大部分都在30摄氏度以上;

2、地面3.5米处除靠近炉的温度较高外,其他区域,已经降低了很多,大部分在20-25℃;

3、地面5.5米处温度大部分普遍下降到20-25℃ 。温度逐步降低,说明冷风从下而上,下方回风未能起到引导冷空气作用。

     

整体速度流线图

     

1、气流速度大部分在1m/s以内。风力等级在软风状态。

2、风速较高1m/s左右的高度集中在送风口位置。

3、回风口并未起到引导气流的作用。

4、冷热交换主要集中在2米以上的区域。

5、从下往上,温度逐步降低,在工作区,温度较高。

6、空调和新风系统的主要贡献并未集中在2米以下的工作区。

根据现场实际测量数据:

(1)送风速度不均匀,最高达到3.74m/s,最低只有0.07m/s,大部分处于1m/s以下;

(2)回风速度不均匀,最高到达1.97m/s,最低只有0.24m/s,大部分处于1m/s以上;

(3)根据数据可以看出,整体气流不均匀,造成气流紊乱,存在气流停滞、扬尘现象;

(4)还原空间整体换气次数不够,污染物不能及时排出。

     

REASON

原因分析

     


   

1、送风口的位置和大小设计不合理,与回风口距离太近,气流流经短,不能辐射太多区域;

2、送风口风速过小且各个送风口的风速不均匀,导致空间气流不均匀,空间紊流过多;

3、回风口的位置不合理,不能直接设置在炉罩后方。回风口主要功能是吸排脏污空气,吸排过程中气流带有污染物,直接导致硅棒污染;右上图显示,排风口位置过高,会使气流拐弯过早,导致地面脏污灰尘不能及时排走;

4、空调系统制冷量不够,不能及时中和车间中产生的热量;同时,送风口的风在其位置产生一定的风幕,导致热空气不能有效上升,一致停留在生产作业区域。

     

IMPROVEMENT

改善分析

     


01

NEW


流线云图

     

通过稍微提高送风风速和回风风速后,整体的气流分布密度提高,气流速度提升使空间气流更加顺畅,污染物和热量能及时排走!

02

NEW


速度云图

     

1、增加回风口的风量,调整整个空间的气流均匀性,加速换气周期,能有效改善和缓解现场气流滞留和停滞的问题。模拟结果在H=5.5m处,结果有很大的改善。

2、气流主要流量不集中,散布在上部的整个区域(图中非蓝色部分),腐蚀和易燃气体会停留在蓝色 区域,容易形成腐蚀气体和水蒸汽集聚,增加腐蚀危害。容易积聚易燃气体,增加燃爆风险。

3、距地H=5.5m处,改善后的气流流量主要在排风口位置产生。说明对外排气效果良好。可以很好的将H2,Hcl集中在中间排风口排除,大大减少其他位置的腐蚀气体和可燃气体沉积,降低腐蚀作用及爆炸风险。

03

NEW


温度云图

     

1、增加回风口的风量,调整不多,主要在增加空气的均匀性。加速换气周期,H=2m附近,温度场未有明显改善。由于送风口布置在H=3.5m附近,下方高温上行,带动冷风上行,下方热空气不能与上方冷空气进行交换,在当前结构下,只能通过下方回风口拉动气流下行来增加工作高度的热交换效果。

2、可通过继续调整送回风的比例,改善工作环境温度。

3、可以适当调整送回风口位置及送回风比例同时调整。但由于这是联动的整体,所以,需要进行多次的模拟计算对比,找到合适的参数。




来源:中源广科CLABSO
半导体爆炸控制
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首次发布时间:2025-05-17
最近编辑:1月前
中源广科CLABSO
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