扩散炉热平衡和热效率及综合能耗的计算方法_SJT11883-2022.docx

ICS27.010CCSL97中华人民共和国电子行业标准SJfT118832022扩散炉热平衡和热效率及综合能耗的计算方法Calculationmethodofthermalequilibrium,thermalefficiencyandcomprehensiveenergyconsumptionfordiffusionfurnace2023-01-01 实施2022-10-20发布中华人民共和国工业和信息化部发布前言I1范围12规范性引用文件13术语和定义14热平衡测试与计算基准14.1 物料平衡和热平衡计算单位14.2 基准温度14.3 热平衡测试范围14.4 热平衡测试工况和测试频次15测定项目及测定方法15.1 测定前的准备25.2 热平衡方框图25.3 测定时间25.4 测定项目26物料平衡计算方法36.1 物料平衡图36.2 收入项36.3 支出项36.4 物料平衡表47热平衡计算方法47.1 热输入47.2 热输出67.3 热平衡表98热效率计算方法99综合能耗计算方法9本文件按照GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由工业和信息化部节能与综合利用司提出。本文件由中国电子技术标准化研究院归口.扩散炉热平衡和热效率及综合能耗的计算方法1范围本文件描述了扩散炉热平衡测试与计算基准、测定项目及测定方法、热平衡计算方法、热效率计算方法、综合能耗计算方法。而构成本文件必本（义适片UCtion基准温度以扩散炉车间内的环境平均温度为基准温度。本文件适用于扩散炉热斗物综合能耗的计算可参考少其他类型的电阻炉热平衡、热效率及2规范性引用仅该日期对应文件。GB3术语下3.1生产从设4热平衡测证4.1物料平衡和教物料平衡、热平衡的N4.24.3热平衡测试范围物引用文件，其飞注日期的引用文件,修改单）适用于本以扩散炉炉体为边界，即炉体外洸及两端口为边界设定的热平衡系统。4.4热平衡测试工况和测试频次扩散炉至少正常运行一个生产周期后方可进行测试，每次测试要覆盖一个完整的生产周期，且测试次数不低于4次。5测定项目及测定方法1.1 测定前的准备1.1.1 准备好测定用仪表，进行必要的校正，使之达到规定的精度。1.1.2 布置测量点，开设测量孔，安装测量仪表。1.2 热平衡方框图扩散炉体系的划分，以炉体外壳和端口为界，气体以炉体进出口最近的测点为界。扩散炉的热平衡见图1所示。说明：a）输入热量（U）Qt炉气体带入的热量；Qu -舟入炉时炉体和反应管的番热量:b）输出热量（kJ）Qfg出炉气体带出的热量；2舟出炉时炉体和反应管的蓄热量;Q入炉硅片带入的热量:Qt-一电加热的输入热量；Q出炉硅片带出的热景;。一整面热损失；Qh 入炉舟机构带入的热量;Q.冷却水带入的热量.C出炉舟机构带出的热量: a冷却水带出的热量.图1热平衡方框图1.3 测定时间在生产稳定的条件下，总连续测定时间不少于一个生产周期。1.4 测定项目5. 4.1温度项目进口气体温度乙、出口气体温度,、入炉硅片温度看、出炉硅片温度1、入炉舟机构温度7；、出炉舟机构温度7；、进口冷却水温度7；、出口冷却水温度7：、炉体轴向内壁而温度7；（炉体沿轴向分几段，每段采用的电加热功率不同，i代表第i段电加热）、炉体径向温度%（炉体由内向外由多层构成，j代表第j层）、反应管温度乙（反应管沿轴向第i段电加热对应的管温）、炉体两侧炉门温度心和心、环境温度7>6. 4.2气体组分项目进口气体组分、出口气体组分。5.4.3 电加热功率电加热功率与（炉体沿轴向分段加热，i代表第i段电加热的功率）。5.4.4 质量测定项目进口气体质量流量凡、出口气体质量流量显、冷却水质量流量凡、入炉硅片质量外、出炉硅片质Rmtt6物料平衡计算方法6.1物料平衡图物料平衡见图2。图2物料平衡图量按(1)气体质的进峨数据采6.2收入手A'6. 2.16. 2.2式Cm.* / 入炉物料FSU= ×mr式中：mut ,入炉m,入炉硅片房送,ma入炉气体Afi量,6.3支出项6.3.1出炉硅片质量M,单位为千克（kg）.6.3.2出炉气体质景按公式（3）计算：(3)式中：%出炉气体质量，单位为千克（kg）：扁一时刻t的出口气体质量流量，单位为千克每秒（kgs）；z在线数据采集仪器的数据采集时间间隔，单位为秒（三）。6. 3.3物料各项收入总和犯“与已测各项支出总和之差即为差值m,按公式(4)计算：mmitl-m't-(4)式中：物料平衡差值，单位为千克(kg);叫.一入炉物料质量，单位为千克(kg)；m；出炉硅片质量，单位为千克(kg);m'g出炉气体质量，单位为千克(kg).差值包括未测出的支出及误差。物料平衡允许相对误差值为±5%以内，按式(5)计算：图W5%(5)6. 3.4支出总和计算按式(6)计算：,nMt=w*+m*+Ami(6)式中：m0ltl-出炉物料侦量，单位为千克(kg);m出炉硅片质量，单位为千克(kg):%出炉气体质量，单位为千克(kg);m物料平衡差值，单位为千克(kg)。6.4物料平衡表将物料平衡各收、支项的计算结果列入表1中。表1物料平衡表收入支出符号项目质量符号项目质量kg%kg%矶入炉硅片质量XX桁：出炉硅片质冢XXmt入炉气体质量XX%出炉气体质量XXn差值XX合计100moll,合计X100注：X表示质量的计算值.7热平衡计算方法7.1 热输入7.1.1 入炉气体带入的热量按公式(7)计算：=crw-cfw:(7)式中：Q1入炉气体带入的热量，单位为干焦（三）;c,一温度7；对应的入炉气体比热容，单位为千焦每千克开kJ/(kgK);cr0温度7；对应的入炉气体比热容，单位为千焦每千克开kJ/(kgK);叫一炉气体质量，单位为千克(kg)；Ts入炉气体温度，单位为开(K)；t环境温度，单位为开(K).7.1.2 入炉硅片带入的热量按公式(8)计算：(8)式中：Qt入炉睢片带入的热量，单位为千焦(kJ);c,温度7；对应的入炉硅片比热容kJ/(kgK);J温度7；对应的入炉硅片比热容kJ/(kgK)；m,入炉硅片质量，单位为千克(kg);Tt入炉硅片温度，单位为开(K)；Ttt环境温度,单位为开(K)7.1.3 入炉舟机构带入的热量按公式(9)计算：=c.m-CWma(9)式中：Qb-A炉舟机构带入的热量，单位为千焦(kJ);Cb-入炉舟机构的比热容，单位为千焦每千克开kJ/(kgK);%-一入炉舟机构的比热容，单位为千焦每千克开U/(kgK)；S入炉舟机构质量，单位为千克(kg)；7；一入炉舟机构温度，单位为开(K):r一环境温度，单位为开(K)。7.1.4 冷却水带入的热量按公式(10)计算：。/&XE(CZ-Cj)%(10)式中：Qw冷却水带入的热量，单位为千焦(U);/一在线数据采集仪的数据采集时间间隔，单位为秒(三)；T,入口冷却水温度，单位为开(K)；Cw入口冷却水温度7；对应的比热容，单位为千焦每千克开kJ(kgK)；<时刻t对应的冷却水腹量流量，单位为千克每秒(kgs)；Ce环境温度下，冷却水的比热容，单位为千焦每千克开kJ/(kgK)；Te环境温度，单位为开(IO。7.1.5 舟入炉时炉体和反应管的蓄热量按公式(11)计算：Q.=1(ca1-cel)+2(2-)+(-c)+mF(c-c)(U)/1f*t式中：2舟入炉时炉体和反应管的蓄热量，单位为千焦(kJ)；%、%测试试验开始时炉体两侧炉门的比热容，单位为千焦每千克开kJ/(kgK)；C“.、Cm环境温度，对应的炉体两侧炉门的比热容，单位为干焦每千克开kJ(kgK)；?、SZ炉体两侧炉门的质量，单位为千克(kg)；Tel>Tc2测试试验开始时炉体两侧炉门的温度，单位为开(K)；N炉体沿轴向加热区数量；J炉体径向的总层数；m刈炉体轴向第i段、径向第j层的质量，单位为千克(kg);CW测试试验开始时,炉体轴向第i段、径向第j层的比热容,单位为千焦每千克开kJ(kgK);q测试试验开始时，炉体轴向第i段、径向第j层的温度，单位为开(K):J环境温度对应的炉体径向第j层比热容，单位为千焦每千克开kJ/(kgK)；测试试验开始时，反应管沿轴向第i段对应的管温，单位为开(K)；测试试验开始时，反应管沿轴向第i段对应的管道比热容，单位为千焦每千克开kJ/(kgK)；Ca环境温度下，反应管沿轴峥吗，反应管沿轴向第iTtt环境温度7.1.6电加热的输逑比热容，单位为干焦每千克开kJ(kgK);(12)a=× ,轴向加(13)带入的热量，单位为干焦(kJ)；D7.2热输出7. 2.1出炉气体带出的热量按公式(14)计算:电加热K进口冷却:0Q”式中:Q / PfN入的热量，单位为干焦(kJ)：的热量，单位为千焦(kJ)；立管的蓄热量，单位为千焦(kJ)干焦(kJ)；J)；,单位为秒为千瓦(kW：Q. Qtf 0舟时炉式中:¾d-。4，(14)式中：&出炉气体带出的热量，单位千焦(kj)；温度q对应的出炉气体比热容，单位为千焦每千克开kJ/(kgK)；%温度7；对应的出炉气体比热容，单位为千焦每千克开kJ/(kg);mt出炉气体质量，单位为千克(kg);T1出炉气体温度，单位为开(K)；Ta环境温度，单位为开(K).7.2.2出炉硅片带出的热量按公式(15)计算：QZMTE。5)式中：Q出炉硅片带出的热量，单位千焦(kJ)；d出炉硅片的比热容，单位为千焦每千克开kJ/(kgK)；c出炉硅片的比热容U/(kgK)；布一出炉硅片质量，单位为千克(kg)；Tt出炉硅片温度，单位为开(K)；T环境温度，单位为开(K)。7.2.3出炉舟机构带出的热量按公式(16)计算：G=c；ml-CMml(16)式中：0出炉