Гидромеханика при выращивании кристаллов из водно-солевых растворов
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2022.15.1.8Ключевые слова:
рост кристаллов, водно-солевой раствор, пересыщение, гидромеханика, кристаллизатор, дигидрофосфат калия, смешанный кристаллАннотация
Дается обзор современного состояния исследований, связанных с решением технологической проблемы контроля и управления процессами гидродинамики и массообмена в кристаллизаторах сложных конструкций (проточных и непроточных) при выращивании из специальных водно-солевых растворов технически ценных кристаллов дигидрофосфата калия - KDP, и смешанного кристалла никеля и кобальта - KCNSH. В отличие от стандартных конструкций, используемых при выращивании кристаллов из расплава (согласно методам Чохральского, Бриджмена и другим), при выращивании кристаллов из водно-солевых растворов применяются такие конструкции кристаллизаторов, в которых, по мнению разработчиков, создаются необходимые условия для роста кристаллов благодаря обеспечению наилучших характеристик их обтекания (скорости и направления течения, насыщенности солевого раствора и его температуры). Рассматриваются решения задач гидромеханики при выращивании кристаллов в проточных и непроточных кристаллизаторах. Физическое моделирование с визуализацией течения демонстрирует многовихревую и нестационарную структуру течения вследствие воздействия мешалок, трехмерного подвода и отвода раствора и пространственного размещения кристалла. Поэтому основное внимание уделяется публикациям, посвященным разработке и приложениям математических моделей гидромеханики и тепломассопереноса на основе полных уравнений Навье-Стокса в приближении Буссинеска для ламинарных режимов, а также для турбулентных режимов с учетом стандартной (k-ε)-модели. В случае проточных кристаллизаторов обсуждаются особенности гидромеханики, обусловленные сложностью их трехмерных конструкций, а для непроточных кристаллизаторов анализируются возможности поддержания требуемой насыщенности солевого раствора вблизи растущего кристалла в течение длительного времени. Цитируются работы, в которых математическое моделирование осуществляется в сопряженной постановке как конвективный массообмен в системе «раствор-кристалл», и принимаются во внимание локальные особенности гидродинамики и условий массообмена в растворе, влияющие на солевое насыщение раствора вблизи растущего кристалла.
Скачивания
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2022 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.