Тепломассообмен при гетерогенном горении в химических процессах

Показано, что физическая модель, характеризующая условия срыва пламени в пограничном слое на проницаемой стенке, применима и для анализа осаждения функциональных покрытий из паров прекурсора в CVD (химическое осаждение из газовой фазы) процессе. Аналитические оценки условий на входе в химический ректор при которых фронт химической реакции локализуется на стенке и реализуется гетерогенное горение, адекватно описывают экспериментальные данные по скорости роста керамического покрытия. КПД и интенсивность осаждения зависит от комбинации химических свойств системы и интенсивности тепломассообмена. Для определения химических параметров используется брутто-реакция горения вещества прекурсора. В данном подходе скорость обтекания и температура подложки должны обеспечивать диффузионный режим окисления. Предложен гидродинамический способ управления теп-ломассообменом для «низкорейнольдсовых» (Re < 3000) потоков, натекающих на подложку. Для этого используется истечение из длинной трубки в диапазоне чисел Рейнольдса 2000-3000, когда внутри трубки происходит ламинарно-турбулентный переход по сценарию перемежаемости. Обнаружены режимы течения в импактной струе, при которых за счет высокоинтенсивных крупномасштабных вихрей, происходит интенсифицикация тепломассообмена на поверхности подложки.  Разработанный подход позволяет предложить карту режимных параметров, обеспечивающих максимальную эффективность использования вещества прекурсора (КПД CVD процесса) и необходимую скорость роста покрытия. 

Эффективность CVD как функция избытка окислителя и концентрации прекурсора.

ИТ СО РАН. Руководитель работы к. т. н. Владимир Владимирович Лукашов. Тел. +7 (383) 316-50-41.