Yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda kriogen taqsimlash tizimlari shunchaki suyuq azot yoki argonni bir nuqtadan ikkinchisiga o'tkazishdan ko'proq narsani amalga oshirishi kutilmoqda. Suyuqlik foydalanish nuqtasigacha barqaror, toza va bir fazali bo'lib qolishi kerak. Hatto oz miqdordagi issiqlik ham jarayon barqarorligiga ta'sir qiluvchi chaqnash gazi, bosimning o'zgarishi yoki namlikning ifloslanishini keltirib chiqarishi mumkin.

Shuning uchun hamVakuumli izolyatsiyalangan quvurtizimlar odatda an'anaviy ko'pikli izolyatsiyalangan quvurlar o'rniga yarimo'tkazgich fabrikalarida qo'llaniladi. To'g'ri boshqariladigan quvurlar bilan birlashtirilgandaDinamik vakuum nasos tizimi, umumiy issiqlik oqishi 3 Vt/m dan past bo'lib qolishi mumkin, shu bilan birga butun uzatish liniyasi bo'ylab uzoq muddatli vakuum barqarorligini saqlab qoladi.

Yarimo'tkazgichli ilovalar uchun vakuum izolyatsiyasini quvur atrofidagi passiv qatlam sifatida ko'rib chiqmaslik kerak. Bu o'lchanadigan vakuum ishlashi va uzoq muddatli texnik xizmat ko'rsatishni talab qiladigan faol issiqlik tizimidir. Yuqori aniqlikdagi chip ishlab chiqarish muhitida suyuqlikning to'yinganlik haroratining biroz oshishi ham sovutish sxemalari, tozalash tizimlari yoki jarayonni boshqarish uskunalariga xalaqit beradigan ikki fazali oqim sharoitlariga olib kelishi mumkin.

Nima uchun issiqlik oqishi kriogen yarimo'tkazgich tizimlarida muhim ahamiyatga ega

Har bir kriogen uzatish liniyasi issiqlik uzatishning uchta asosiy shakliga ta'sir qiladi:

• halqasimon bo'shliq bo'ylab nurlanish
• qoldiq molekulalar tomonidan hosil bo'lgan gaz o'tkazuvchanligi
• tayanchlar va ajratgichlar orqali qattiq o'tkazuvchanlik

To'g'ri ishlab chiqilgan holdaVakuumli izolyatsiyalangan quvur, halqasimon bosim odatda 1×10⁻⁴ Pa dan pastga tushadi. Ushbu vakuum darajasida qolgan gaz molekulalarining o'rtacha erkin yo'li halqasimon bo'shliqqa qaraganda ancha katta, bu esa gazsimon issiqlik o'tkazuvchanligini sezilarli darajada kamaytiradi.

Radiatsion issiqlik uzatish ko'p qatlamli izolyatsiya (MLI) yordamida boshqariladi. Izolyatsiya aks ettiruvchi folga va past o'tkazuvchanlikdagi oraliq materialning navbatma-navbat qatlamlaridan iborat. To'g'ri qatlam zichligi va o'rnatish usuli bilan radiatsion issiqlik oqimini kvadrat metrga atigi bir necha vattgacha kamaytirish mumkin.

Qolgan issiqlik yo'li asosan mexanik tayanchlardan keladi. Ushbu ta'sirni minimallashtirish uchun odatda G-10 shisha tolali yoki Torlon® kabi past o'tkazuvchanlikdagi materiallar qo'llaniladi. Ushbu tayanchlar ish paytida issiqlik qisqarishi, tebranishi va seysmik yuklarga bardosh berish uchun yetarli mexanik kuchga muhtoj.

Uzoq masofalarda vakuum izolyatsiyasi va ko'pikli izolyatsiya o'rtasidagi farq juda sezilarli bo'ladi. Yaxshi saqlangan vakuum tizimi ko'p yillar davomida barqaror issiqlik ko'rsatkichlarini saqlab turishi mumkin, ko'pikli izolyatsiya esa atmosferadan namlikni asta-sekin yutadi. Namlik izolyatsiya konstruktsiyasiga kirib, muzlab qolsa, issiqlik samaradorligi odatda vaqt o'tishi bilan pasayadi.

Amaliy yarimo'tkazgichli LN₂ tarqatish tizimlarida,vakuumli izolyatsiyalangan quvurlaran'anaviy ko'pikli izolyatsiyalangan liniyalarga nisbatan, ayniqsa uzoq ochiq havoda yoki uzluksiz ishlaydigan asosiy ko'targichlarda qaynab ketishni sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.

Dinamik vakuum nasos tizimi

Statik vakuum qoplamalarining bir muammosi shundaki, vakuum sifati yillar davomida gaz chiqishi, geliyning o'tishi yoki mikroskopik oqish tufayli asta-sekin yomonlashishi mumkin.

Buni hal qilish uchun katta diametrliVakuumli izolyatsiyalangan quvurtizimlar bilan jihozlanishi mumkinDinamik vakuum nasos tizimiTizim odatda halqasimon vakuumni asl dizayn holatiga vaqti-vaqti bilan tiklaydigan ixcham turbomolekulyar yoki aylanuvchi nasos moslamasini o'z ichiga oladi.

Vakuum darajasi sovuq katodli o'lchagichlar yordamida doimiy ravishda kuzatiladi. Nasos faqat bosim belgilangan qiymatdan oshib ketganda faollashadi, shuning uchun energiya sarfi va texnik xizmat ko'rsatish talablari nisbatan past bo'lib qolmoqda.

Tayvanning Xsinchu shahridagi yarimo'tkazgich zavodlarini modernizatsiya qilish loyihalaridan birida faol boshqariladigan vakuumli nasos tizimi eskirgan LN₂ uzatish sarlavhasiga ishlab chiqarish liniyasini o'chirmasdan, asl ish holatiga yaqin issiqlik ko'rsatkichlarini tiklash imkonini berdi. Yangi loyihalar uchun faol vakuumli texnik xizmat ko'rsatish operatorlarga tizimning xizmat muddati davomida uzoq muddatli izolyatsiya barqarorligiga ishonchni oshiradi.

Materiallar va tizim dizayni

Yarimo'tkazgichlar va o'ta yuqori tozalikdagi ilovalar uchun ichki ishlov berish trubkasi odatda 304L yoki 316L zanglamaydigan po'latdan ishlab chiqariladi. Ichki yuzalar kislorod bilan tozalangan xizmat ko'rsatish talablariga javob berish va ifloslanish xavfini minimallashtirish uchun tozalanadi, tozalanadi va passivatsiya qilinadi.

Tashqi qoplama o'rnatish muhitiga qarab bo'yalgan uglerodli po'latdan yoki zanglamaydigan po'latdan foydalanishi mumkin. Toza xonaga tutashgan joylarda korroziya yoki sirt ifloslanishining oldini olish uchun zanglamaydigan po'latdan yasalgan tashqi qoplamalar ko'pincha afzal ko'riladi.

Issiqlik qisqarishini ham diqqat bilan ko'rib chiqish kerak. LN₂ uzatish liniyasi atrof-muhit harorati va ish harorati o'rtasida har bir metrga taxminan 2,5–3 mm qisqarishi mumkin. Ushbu harakatni yutish uchun odatda quvur tarmog'i bo'ylab hisoblangan langar joylariga silfon tipidagi kengaytirish kompensatorlari o'rnatiladi.

Harakat yoki moslashuvchanlik talab qilinadigan joylarda,Vakuumli izolyatsiyalangan egiluvchan shlangyig'ish moslamalari keng qo'llaniladi. Odatdagi joylarga rezervuar ulanishlari, uskunalarni ulash joylari, kollektor shoxchalari va mobil texnologik skidlar kiradi.

Ushbu egiluvchan shlanglar gofrirovka qilingan ichki yadrodan, vakuum qoplamasidan va qattiq vakuum trubkasiga o'xshash MLI tuzilishidan foydalanadi. To'g'ri ishlab chiqilgan yig'malar takroriy kriogen termal sikldan keyin vakuumning yaxlitligini saqlab turishi bilan birga, izolyatsiyalanmagan o'ralgan shlanglarda keng tarqalgan tashqi muz hosil bo'lishining oldini oladi.

Vakuumli izolyatsiyalangan klapanlarvaFaza ajratgichlari

Issiqlik oqishini boshqarish faqat tekis quvur qismlari bilan cheklanmaydi. Klapanlar vafaza ajratgichlarishuningdek, barqaror kriogen oqim sharoitlarini saqlashda muhim rol o'ynaydi.

A Vakuumli izolyatsiyalangan klapanodatda muhim muhrlash joylarini juda past haroratlardan uzoqroq tutish uchun kengaytirilgan qopqoq va vakuumli qoplamali korpusdan foydalanadi. Bu esa, o'ram atrofida muzlashning oldini olishga yordam beradi va klapan tuzilishi ichidagi kiruvchi kondensatsiyani kamaytiradi.

Vakuum izolyatsiyasi bo'lmasa, klapanlar tizim ichidagi konsentratsiyalangan issiqlik oqish nuqtalariga aylanishi mumkin. Suyuq kriogen xizmatda bu mahalliy bug 'cho'ntaklarini, beqaror oqim sharoitlarini yoki suv bolg'asini keltirib chiqarishi mumkin.

Yarimo'tkazgichli jarayon tizimlari uchun ASME B31.3 va EN 13480 talablariga muvofiq kengaytirilgan qopqoqli globusli klapanlar va yuqoridan kirishli sharsimon klapanlar keng qo'llaniladi.

A Vakuumli izolyatsiyalangan fazali ajratgichsuyuqlik sezgir quyi oqim uskunalariga kirishidan oldin chaqnash gazini olib tashlash uchun ishlatiladi. Yarimo'tkazgichli dasturlarda beqaror ikki fazali oqim jarayon signallarini yoki uskunaning bloklanishini ishga tushirish uchun etarlicha katta bosim o'zgarishini keltirib chiqarishi mumkin.

Ko'pgina separator dizaynlari bug'-suyuqlikni ajratish samaradorligini oshirish uchun ichki demister tuzilishi bilan birga tangensial kirish joyidan foydalanadi. Ko'pgina loyihalarda separator jarayon poliga yaqin joyda o'rnatilgan Mini Tank bilan birlashtiriladi. Mini tank sezilarli qo'shimcha issiqlik yukini kiritmasdan qisqa muddatli talab o'zgarishlarini barqarorlashtirishga yordam beradigan mahalliy bufer hajmi vazifasini bajaradi.

Yarimo'tkazgich loyihasi namunasi

Janubiy Koreyadagi DRAM qurilmasini kengaytirish loyihasi suvga sovutilgan sinov uskunalari va plastinkalarni qayta ishlash vositalariga xizmat ko'rsatadigan yangi LN₂ tarqatish tarmog'ini talab qildi.

O'rnatish jarayonida vakuumli izolyatsiyalangan egiluvchan shlang yig'ish moslamalari orqali bir nechta asbob shoxlariga ulangan taxminan 180 metr uzunlikdagi qattiq vakuumli izolyatsiyalangan quvur mavjud edi. Omborxona yaqinida vakuumli izolyatsiyalangan fazali ajratgich va 2 m³ mini-bak o'rnatildi.

Dinamik vakuum nasos tizimi asosiy 6 dyuymli uzatish liniyalarida halqasimon bosimni 5 × 10⁻⁶ mbar dan past darajada ushlab turdi.

Ishga tushirish vaqtida, barqaror ish sharoitida birlamchi sarlavhada o'lchangan issiqlik oqishi o'rtacha taxminan 1,3 Vt/m ni tashkil etdi. Bir yillik uzluksiz xizmatdan so'ng, davriy vakuumni tiklash sikllari izolyatsiya ko'rsatkichini asl bazaviy holatga yaqin ushlab turdi.

Avvalgi ko'pikli izolyatsiya konsepsiyasi bilan taqqoslaganda, ob'ektda suyuq azot yo'qotishlari sezilarli darajada kamaydi va ish barqarorligi yaxshilandi. Jarayon jurnallarida izolyatsiyaning buzilishi bilan bog'liq namlik bilan bog'liq ifloslanish hodisalari ham ko'rsatilmagan.

Ilovalar

Vakuumli izolyatsiyalangan kriogen uzatish tizimlari yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda, LNG infratuzilmasida, sanoat gaz taqsimlashda va suyuq vodorod qo'llanilishida keng qo'llaniladi.

Ishlash muhiti har xil bo'lsa-da, muhandislik maqsadi bir xil bo'lib qoladi:

• vakuum barqarorligini saqlang
• issiqlik kirishini minimallashtirish
• uzatish jarayonida faza barqarorligini saqlang

Tizim dizayni odatda loyiha ko'lami va mintaqaviy talablarga qarab ASME B31.3, EN 13480 va ISO 21029 kabi xalqaro standartlarga amal qiladi.

Yarimo'tkazgichli inshootlar uchun kriogen taqsimlash tizimining ishlashi operatsion samaradorlik, suyuqlik sarfi va uzoq muddatli jarayon ishonchliligiga bevosita ta'sir qiladi. Shu sababli, quvurlar, klapanlar, ajratgichlar va vakuumli texnik xizmat ko'rsatish tizimlari mustaqil komponentlar emas, balki bitta integratsiyalashgan issiqlik tizimi sifatida loyihalashtirilishi kerak.

At HL kriogenikasi, biz standart katalog konfiguratsiyalari o'rniga haqiqiy ish sharoitlari, issiqlik yuk maqsadlari va o'rnatish talablariga asoslangan kriogen uzatish yechimlarini ishlab chiqish uchun EPC pudratchilari, gaz kompaniyalari va yarimo'tkazgich inshootlari bilan hamkorlik qilamiz.

Agar siz yangi yarimo'tkazgich fabrikasi loyihasini rejalashtirmoqchi bo'lsangiz yoki mavjud LN₂ tarqatish tarmog'ini yangilamoqchi bo'lsangiz, bizning muhandislik guruhimiz issiqlik oqishining samaradorligini, vakuum strategiyasini va uzoq muddatli foydalanish uchun tizim konfiguratsiyasini baholashda yordam berishi mumkin.