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清华大学学报(自然科学版)  2020, Vol. 60 Issue (3): 233-238    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.26.050
  专题:航空航天与工程力学 本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
下料方式和流量分配对D4合成SiO2的影响
张寒1, 黄泽宇2, 张国君1, 欧阳葆华1, 吴学民1, 郑丽丽2
1. 湖北菲利华石英玻璃股份有限公司, 荆州 434000;
2. 清华大学 航天航空学院, 北京 100084
Effect of feeding mode and flow distribution on SiO2 synthesis from D4
ZHANG Han1, HUANG Zeyu2, ZHANG Guojun1, OUYANG Baohua1, WU Xuemin1, ZHENG Lili2
1. Hubei Feilihua Quartz Glass Co., Ltd., Jingzhou 434000, China;
2. School of Aerospace Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
全文: PDF(5250 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 燃烧器设计和流量控制对燃烧稳定性、SiO2生成、疏松体品质和关键组分分布有重要影响。该文通过对八甲基环四硅氧烷(OMCTS,D4)制备SiO2疏松体过程的数值研究,分析了不同下料方式,以及D4和氧气流量分配对SiO2生成效率和沉积面上关键组分分布的影响。结果表明:采用多点下料方式可以明显提高SiO2生成率和沉积均匀性;内外D4进口流速接近时,SiO2生成率较高,并且OH浓度有所降低;根据D4质量流量分配对氧气进口流量分配进行调整,能够提高SiO2生成率,但相应的OH浓度也有所增加;但在保持D4质量流量不变的情况下,采用多点下料,导致D4进口速度降低,一定程度上降低了沉积效率。采用多点下料时,可以考虑适当提高D4流量,控制火焰温度,有利于提高SiO2生成和沉积效率。
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作者相关文章
张寒
黄泽宇
张国君
欧阳葆华
吴学民
郑丽丽
关键词 化学气相沉积反应流数值模拟SiO2疏松体    
Abstract:Burner design and flow rate control strongly impact combustion stability, SiO2 generation, soot quality, and key flue gas components. This paper presents a numerical study of SiO2 soot synthesis by the CVD method with octamethylcyclotetra-siloxane (also called ‘OMCTS’ or ‘D4’) as the precursor. The study investigates the effects of various feeding modes and D4 and oxygen mass flow rates on the SiO2 generation efficiency and the distribution of key components on the surface. The SiO2 generation rate and deposition uniformity can be significantly improved by using the multi-point feeding mode which increases the SiO2 generation rate and reduces the OH concentration even with similar D4 inlet velocities. Proper control of the oxygen flow rate relative to the D4 mass flow rate improves the SiO2 generation rate, but also increases the OH concentration. The multi-point feeding mode with the same D4 mass flow rate can reduce the D4 inlet velocity with then reduces the deposition efficiency some. Multi-point feeding with the proper increased D4 flow rate and flame temperature control improves the SiO2 generation rate and deposition efficiency.
Key wordschemical vapor deposition    reactive flow numerical simulation    SiO2 soot
收稿日期: 2019-06-14      出版日期: 2020-03-03
基金资助:国家重点研发计划项目(2016YFB0303802,2016YFB0303801)
通讯作者: 郑丽丽,教授,E-mail:zhenglili@tsinghua.edu.cn     E-mail: zhenglili@tsinghua.edu.cn
引用本文:   
张寒, 黄泽宇, 张国君, 欧阳葆华, 吴学民, 郑丽丽. 下料方式和流量分配对D4合成SiO2的影响[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2020, 60(3): 233-238.
ZHANG Han, HUANG Zeyu, ZHANG Guojun, OUYANG Baohua, WU Xuemin, ZHENG Lili. Effect of feeding mode and flow distribution on SiO2 synthesis from D4. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2020, 60(3): 233-238.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2019.26.050  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2020/V60/I3/233
  图1 装置几何结构示意图
  表1 调节 D4质量流量工况设置
  图2 (网络版彩图)不同 D4流量分配下火焰射流速度云图
  图3 (网络版彩图)不同 D4流量分配下火焰温度云图
  图4 (网络版彩图)不同 D4流量分配下火焰中 OH 浓度分布云图
  图5 (网络版彩图)不同 D4流量分配下沉积面上 OH 浓度分布
  图6 (网络版彩图)不同 D4流量分配下含Si氧化物浓度分布云图
  图7 (网络版彩图)不同 D4流量分配下沉积面上含Si氧化物浓度分布
  图8 不同 D4流量分配下SiO生成率变化
  图9 采用不同下料方式所得到的SiO疏松体沉积面实物照片
  表2 调节氧气质量流量工况设置
  图1 0 (网络版彩图)不同氧气流量分配下沉积面 OH 浓度分布
  图1 1 (网络版彩图)不同氧气流量分配下沉积面上含Si氧化物浓度分布
  图12 不同氧气流量分配下SiO生成率变化
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