多晶硅流化床反应器内气固两相流场与气泡尺寸分布的TFM-KTGF模拟

硅烷流化床法是生产太阳能级多晶硅的重要技术,流化床反应器床层内的气泡大小和分布特性是影响晶体硅纯度和致密度的关键因素。使用TFM-KTGF两相流模型,基于Ansys Fluent软件平台模拟计算了多晶硅流化床内气固两相流场。在200倍粒径的网格尺寸条件下,对直径0.5 m的圆柱形流化床多晶硅反应器内等温流场进行了模拟,借助Matlab图像处理工具对气含率进行后处理,得到多晶硅流化床内气泡尺寸分布。比较了经典的Gidaspow曳力模型和文献报道的亚网格修正曳力模型(SGS)对气泡尺寸分布的影响。结果表明:由SGS模型得到的平均气泡尺寸沿床高变化规律与Mori-Wen经验公式较吻合,最大偏差是12.6%,小于Gidaspow模型的21.4%;使用不同的曳力模型对气泡分布特性有较大影响。这些结果为进一步开展多晶硅反应器的热态模拟研究提供了基础。