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硅碳设计

硅碳负极 FB-CVD 工艺设计相关计算 · 基准:多孔碳 50 kg/批 · SiH₄ 沉硅 470 ℃ / 12 h · C₂H₂ 包覆 590 ℃ / 7 h
硅
硅碳物料衡算
hansfei.cn/scmb/
按批次七阶段(上料置换 → 升温 → 沉硅 CVD → 二次升温 → 碳包覆 CVD → 降温 → 出料)做物料衡算,逐项给质量、kmol、mol% 与 wt%,阶段闭合差归零;含界区收支、Si/C/H/N 元素守恒、沉硅与包覆尾气组成、消耗定额与文档对照,可导出计算书。
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床
硅碳流化床结构设计
hansfei.cn/scfd/
按 CVD 反应气量反算反应段直径:档位扫描与推荐、混合气(SiH₄ / C₂H₂ + N₂)的入口 / 出口 / 床层平均体积流量、床层与布风板尺寸、测温点布置、结构简图随参数联动。含 Geldart C 类细粉团聚修正与出口气量放大校核。
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容
硅碳流化床容积计算
hansfei.cn/scfv/
按结构尺寸分段算容积:下直筒段 → 下锥段 → 反应段 → 上锥段 → 扩大段 → 封头直边 → 封头曲面(高度为 0 表示该段不存在),给各段容积 / 占比 / 内表面积 / 标高、壳体净重估算、目标容积反算;设备简图随尺寸联动标注,方案可保存、查询、导出。
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基准工况速查(100 kg/批 · RT0101)

项目数值说明
投料多孔碳50 kg/批骨架 49.85 + 吸附水/挥发份 0.15 kg
硅烷 SiH₄61.90 kg/批60 L/min × 12 h,裂解率 95.125%
乙炔 C₂H₂8.78 kg/批18 L/min × 7 h,裂解率 30%
氮气消耗191.4 kg/批工艺载气(置换另计 15.6 kg)
沉积硅 / 包覆碳51.49 / 2.43 kgR1 与 R2 计量生成
产品103.77 kg/批Si 49.62% / C 50.38%,增重 ×2.075
沉硅尾气38.70 m³/h工况出口流量(入口 29.38,放大 1.32 倍)
沉硅尾气组成N₂ 50.6 / H₂ 48.2 / SiH₄ 1.2mol%,氢气浓度高须密闭焚烧
沉硅段气速0.060 m/s床层平均(入口 0.052 / 出口 0.068)
反应器 RT0101Φ448 mm · L/D 9.73总高 6.86 m,310S δ=16 mm,工作容积 1.79 m³
批周期 / 年产27 h · 25.94 t/a250 批/年
以上数值取自《100kg 硅碳流化床技术包文件》§5.1 工艺总物料平衡、§6.1 原材料消耗定额、§7.2 设备一览表,随输入参数变化请以 物料衡算、结构设计、容积计算 实际输出为准。