多晶硅铸锭炉的结构设计(含CAD零件图装配图,SolidWorks三维图)(任务书,开题报告,论文说明书13000字,CAD图7张,SolidWorks三维图)
摘 要
多晶硅铸锭炉主要用于太阳能级多晶硅硅锭的大生产，多晶硅硅锭是太阳能电池的主要材料，硅锭的质量也直接影响到太阳能电池的光电转换效率。在多晶硅铸锭炉上采用先进的多晶硅定向凝固技术,硅材料经高温熔融后经特殊工艺浓缩结晶,可满足太阳能电池生产中多晶硅品质要求，是一种适用于长时间连续工作，高精度、高可靠性、自动化程度高的智能化大生产设备。而随着全世界环境的日益恶化、能源的短缺和可再生能源的快速发展,光伏发电产业迅速崛起,逐渐成为了全球新能源的重要组成部分。因此，大力发展光伏发电产业和对多晶硅铸锭炉的结构进行优化设计已经成为了很重要的研究方向。本文重点讲述的是多晶硅铸锭炉的结构设计过程。首先进行总体方案的设计，其次对多晶硅铸锭炉生产硅锭的过程进行工艺性分析，绘制出多晶硅铸锭炉的二维工程图，接着根据工程图进行三维建模，最后对多晶硅铸锭炉的关键零部件部分进行校核与分析，完成本次设计过程。
关键词：多晶硅铸锭炉；硅锭；定向凝固；光伏发电
Abstract
Polysilicon ingot furnace is mainly used for solar energy the polycrystalline silicon ingot production, its production of silicon ingot is the main material of solar cells, silicon ingot also directly affects the quality of the photoelectric conversion efficiency of solar cells. Polysilicon ingot furnace utilizes the advanced polysilicon directional solidification technology, after high temperature melting of silicon material through special process orientation condensing crystallization, thus reached the polysilicon solar cell production quality request, is a kind of applicable to work continuously for a long time, high precision, high reliability, high degree of automation of intelligent equipment for mass production. With the deteriorating environment, energy shortage and the rapid development of renewable energy, the photovoltaic power industry has rapidly emerged, becoming an important part of the global new energy. Therefore, it has become an important research direction to develop the photovoltaic power generation industry and optimize the structure of polycrystalline silicon ingot furnace. This paper focuses on the structural design process of polycrystalline silicon ingot furnace. First for the design of overall scheme, the second of polysilicon ingot furnace in the production of silicon ingot process technology analysis, draw the two-dimensional engineering drawing polysilicon ingot furnace, then according to the engineering drawing for 3 d modeling, a key part of the last of polysilicon ingot furnace for check and analysis, to complete the design process.
Key Words：polycrystalline silicon ingot furnace; Silicon ingot; Directional solidification; Photovoltaic power generation
多晶硅铸锭炉结构设计方法与步骤
在本设计中，多晶硅铸锭炉结构设计的步骤为：（1）多晶硅铸锭炉的关键技术指标的选取；（2）进行工艺计算，并对关键零部件校核；（3）多晶硅铸锭炉结构的各组成部分设计；（4）各组成部分和总体结构的二维工程图绘制；（5）根据各组成部分的二维工程图绘制相应的三维模型，并装配成最终的多晶硅铸锭炉模型；（6）完成相应设计说明书的撰写。
3.2 关键技术指标的确定
本设计中，设计的是生产铸锭规格为450 kg的多晶硅铸锭炉。
3.2.1 多晶硅铸锭炉使用的外部环境条件
1、外部环境温度在20±5 ℃之间；
2、外部环境湿度： ≤ 65 %，以保证不结露；
3、外部环境震动要求：当振源大于10 HZ时，振幅必须在0～0.003 mm之间。
3.2.2 多晶硅铸锭炉技术性能参数表
序号 项目 参数
1 电源电压 380 VAC
2 电源频率 50 HZ
3 电源相数 3相
4 电源功率 200 KW
5 坩埚尺寸 877×877×480 mm
6 铸锭尺寸 450Kg 877×877×420 mm
7 炉内温度与测量 最高极限温度 1575 ℃
测量最高温度 1800 ℃
热电偶 重复精度：±0.5 ℃
8 主要尺寸 炉体内直径 2084 mm
炉体内高度 2551 mm
下腔室升降行程 920 mm
9 冷却水 入口压力 最大0.44 MPa
入口水温 ≤ 28 ℃（最好24±1 ℃）
流量 160～180 L/min
维持时间 ≥10 h
10 泄露率 <1 Pa/h
目录
第1章 绪论 1
1.1 选题目的及意义 1
1.2 国外研究现状 1
1.3 国内研究现状 2
1.4 研究的基本内容、方法与技术路线 3
第2章 多晶硅铸锭炉生产硅锭的工艺流程介绍 4
2.1 多晶硅铸锭炉的工作原理 4
2.2 多晶硅硅锭生产硅锭的工艺流程 5
2.2.1 涂层工序 5
2.2.2 装料工序 6
2.2.3 铸锭工序 6
第3章 多晶硅铸锭炉结构的设计与相应设计计算 7
3.1 多晶硅铸锭炉结构设计方法与步骤 7
3.2 关键技术指标的确定 8
3.2.1 多晶硅铸锭炉使用的外部环境条件 8
3.2.2 多晶硅铸锭炉技术性能参数表 8
3.2.3 多晶硅铸锭炉的安装要求 9
3.3 必要的工艺计算、校核 9
3.3.1 铸锭炉筒体的设计计算 9
3.3.1.1 铸锭炉筒体内壁厚度的计算 9
3.3.1.2 铸锭炉筒体内壁厚度的校核计算 10
3.3.1.3 铸锭炉筒体外壁厚度的计算 11
3.3.1.4 铸锭炉筒体外壁厚度的校核计算 11
3.3.2 铸锭炉封头的设计计算 11
3.3.2.1 铸锭炉封头内壁厚度的计算设计 11
3.3.2.2 铸锭炉封头外壁厚度的计算设计 12
3.3.3 铸锭炉炉壳顶部平盖厚度的设计计算 12
3.4 多晶硅铸锭炉结构组成部分的设计 13
3.4.1 平台支架的设计 13
3.4.2 真空炉炉体的设计 14
3.4.3 加热、隔热系统的设计 17
3.4.4 真空与供气系统的设计 22
3.4.5 冷却系统的设计 22
3.4.6 电源与控制系统的设计 22
3.5 完成多晶硅铸锭炉的结构设计图 23
第4章 总结 25
参考文献 26
致谢 27
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