Жартылай өткізгіштер өндірісінде криогенді тарату жүйелері сұйық азотты немесе аргонды бір нүктеден екінші нүктеге тасымалдаудан да көп нәрсе жасайды деп күтілуде. Сұйықтық пайдалану нүктесіне дейін тұрақты, таза және бір фазалы болып қалуы керек. Тіпті аз мөлшерде жылу түсуі де процестің тұрақтылығына әсер ететін жарқыл газын, қысымның ауытқуын немесе ылғалдың ластануын тудыруы мүмкін.

СондықтанВакуумдық оқшауланған құбыржүйелер әдетте жартылай өткізгіш фабрикаларында кәдімгі көбікті оқшаулағыш құбырлардың орнына қолданылады. Дұрыс басқарылатын құбырлармен біріктірілген кездеДинамикалық вакуумдық сорғы жүйесі, жалпы жылу ағып кетуі 3 Вт/м төмен болып қалуы мүмкін, сонымен бірге бүкіл тасымалдау желісінде ұзақ мерзімді вакуумдық тұрақтылықты сақтайды.

Жартылай өткізгіштерді қолдану үшін вакуумдық оқшаулауды құбырдың айналасындағы пассивті қабат ретінде қарастыруға болмайды. Бұл өлшенетін вакуумдық өнімділікті және ұзақ мерзімді техникалық қызмет көрсетуді қажет ететін белсенді жылу жүйесі. Жоғары дәлдіктегі чип өндірісі орталарында сұйықтықтың қанығу температурасының аздап жоғарылауы тіпті салқындату тізбектеріне, тазарту жүйелеріне немесе процесті басқару жабдықтарына кедергі келтіретін екі фазалы ағын жағдайларына әкелуі мүмкін.

Неліктен криогенді жартылай өткізгіш жүйелерде жылу ағып кетуі маңызды

Әрбір криогенді тасымалдау желісіне жылу берудің үш негізгі түрі әсер етеді:

• сақина тәрізді кеңістік арқылы сәулелену
• қалдық молекулалардан туындаған газ өткізгіштік
• тіректер мен аралық элементтер арқылы қатты өткізгіштік

Дұрыс жобаланған түрдеВакуумдық оқшауланған құбыр, сақина тәрізді қысым әдетте 1×10⁻⁴ Па-дан төмен түседі. Сол вакуум деңгейінде қалған газ молекулаларының орташа еркін жолы сақина тәрізді саңылаудан айтарлықтай үлкен, бұл газ тәрізді жылу өткізгіштікті айтарлықтай төмендетеді.

Сәулелік жылу алмасуы көп қабатты оқшаулағыш (MLI) арқылы басқарылады. Оқшаулау шағылыстырғыш фольга мен өткізгіштігі төмен аралық материалдың кезектесіп тұратын қабаттарынан тұрады. Дұрыс қабат тығыздығы мен орнату әдісімен сәулелену жылу ағынын шаршы метрге бірнеше ваттқа дейін азайтуға болады.

Қалған жылу жолы негізінен механикалық тіректерден келеді. Бұл әсерді азайту үшін әдетте G-10 шыны талшығы немесе Torlon® сияқты төмен өткізгіштігі бар материалдар қолданылады. Бұл тіректерге жұмыс кезінде жылулық жиырылуды, дірілді және сейсмикалық жүктемені көтеру үшін жеткілікті механикалық беріктік қажет.

Ұзақ тасымалдау қашықтықтарында вакуумдық оқшаулау мен көбікті оқшаулау арасындағы айырмашылық өте айқын болады. Жақсы күтілген вакуумдық жүйе көптеген жылдар бойы тұрақты жылу өнімділігін сақтай алады, ал көбікті оқшаулау атмосферадан ылғалды біртіндеп сіңіреді. Ылғал оқшаулау құрылымына еніп, қатып қалғаннан кейін, жылу тиімділігі әдетте уақыт өте келе төмендейді.

Практикалық жартылай өткізгіш LN₂ тарату жүйелерінде,вакуумды оқшауланған құбырлардәстүрлі көбікті оқшаулағыш желілермен салыстырғанда, әсіресе ұзақ ашық ауада жұмыс істегенде немесе үздіксіз жұмыс істейтін негізгі коллекторларда қайнауды айтарлықтай азайта алады.

Динамикалық вакуумдық сорғы жүйесі

Статикалық шаңсорғыш қаптамаларының бір мәселесі - шаңсорғыштың сапасы газдың шығуына, гелийдің өтуіне немесе микроскопиялық ағып кетуге байланысты жылдар бойы баяу нашарлауы мүмкін.

Мұны шешу үшін үлкен диаметрліВакуумдық оқшауланған құбыржүйелермен жабдықталуы мүмкінДинамикалық вакуумдық сорғы жүйесіЖүйе әдетте сақиналы вакуумды бастапқы жобалық күйіне мезгіл-мезгіл қалпына келтіретін ықшам турбомолекулалық немесе спиральды сорғы құрылғысын қамтиды.

Вакуум деңгейлері суық катодты манометрлерді пайдаланып үздіксіз бақыланады. Сорғы қысым мақсатты белгіленген мәннен асып кеткенде ғана іске қосылады, сондықтан қуат тұтыну және техникалық қызмет көрсету талаптары салыстырмалы түрде төмен болып қалады.

Тайваньның Синьчу қаласындағы бір жартылай өткізгіш қондырғыны жаңарту жобасында белсенді басқарылатын вакуумдық сорғы жүйесі ескірген LN₂ тасымалдау коллекторының өндірістік желіні өшірмей, бастапқы жұмыс күйіне жақын жылулық өнімділігін қалпына келтіруге мүмкіндік берді. Жаңа жобалар үшін белсенді вакуумдық техникалық қызмет көрсету операторларға жүйенің қызмет ету мерзімі ішінде ұзақ мерзімді оқшаулау тұрақтылығына сенімділік береді.

Материалдар және жүйелік дизайн

Жартылай өткізгіш және аса жоғары тазалықтағы қолданбалар үшін ішкі өңдеу құбыры әдетте 304L немесе 316L тот баспайтын болаттан жасалады. Ішкі беттер оттегімен таза қызмет көрсету талаптарына сай болу және ластану қаупін азайту үшін тазартылады, тазартылады және пассивтеледі.

Сыртқы қабық орнату ортасына байланысты боялған көміртекті болат немесе тот баспайтын болат қолданылуы мүмкін. Таза бөлмеге іргелес аумақтарда коррозияны немесе бетінің ластануын болдырмау үшін тот баспайтын болаттан жасалған сыртқы қабықтар жиі қолданылады.

Жылулық жиырылуды да мұқият қарастыру қажет. LN₂ беру желісі қоршаған орта температурасы мен жұмыс температурасы арасында метріне шамамен 2,5–3 мм жиырылуы мүмкін. Бұл қозғалысты сіңіру үшін, әдетте, құбыр желісі бойынша есептелген якорь орындарына сильфон типті кеңейту компенсаторлары орнатылады.

Қозғалыс немесе икемділік қажет болған жағдайда,Вакуумдық оқшауланған икемді шлангқұрастырмалар жиі қолданылады. Әдеттегі орындарға резервуар қосылымдары, жабдықты қосуға арналған құрылғылар, коллектор тармақтары және жылжымалы технологиялық сырғанақтар жатады.

Бұл икемді шлангілер гофрленген ішкі өзекті вакуумдық қабықпен және қатты вакуумдық құбырға ұқсас MLI құрылымымен бірге пайдаланады. Дұрыс жасалған жинақтар қайталанатын криогендік термиялық циклден кейін вакуумның тұтастығын сақтай алады, сонымен қатар оқшауланбаған өрілген шлангілерде жиі кездесетін сыртқы мұздың пайда болуына жол бермейді.

Вакуумдық оқшауланған клапандаржәнеФазалық бөлгіштер

Жылу ағып кетуін басқару тек түзу құбыр бөліктерімен шектелмейді. Клапандар жәнефазалық бөлгіштерсонымен қатар криогенді ағынның тұрақты жағдайларын сақтауда маңызды рөл атқарады.

A Вакуумдық оқшауланған клапанәдетте маңызды тығыздау аймақтарын өте төмен температурадан аулақ ұстау үшін ұзартылған капот пен вакуумды қабықпен қапталған корпусты пайдаланады. Бұл өзек тығыздағышының айналасында қатып қалудың алдын алуға көмектеседі және клапан құрылымының ішіндегі қажетсіз конденсацияны азайтады.

Вакуумдық оқшаулаусыз клапандар жүйедегі шоғырланған жылу ағып кету нүктелеріне айналуы мүмкін. Сұйық криогендік қызметте бұл жергілікті бу қалталарын, тұрақсыз ағын жағдайларын немесе су балғасын тудыруы мүмкін.

Жартылай өткізгішті технологиялық жүйелер үшін ASME B31.3 және EN 13480 талаптарына сәйкес кеңейтілген капотты шарлы клапандар және жоғарғы кіретін шарлы клапандар жиі қолданылады.

A Вакуумдық оқшауланған фазалық бөлгішсұйықтық сезімтал төменгі ағынды жабдыққа кірмес бұрын жарқыл газын кетіру үшін қолданылады. Жартылай өткізгіш қолданбаларда тұрақсыз екі фазалы ағын технологиялық дабылдарды немесе жабдықтың блокталуын іске қосатындай үлкен қысым ауытқуларын тудыруы мүмкін.

Көптеген сепаратор конструкцияларында бу-сұйықтық бөлу тиімділігін арттыру үшін ішкі демистер құрылымымен бірге тангенциалды кіріс қолданылады. Көптеген жобаларда сепаратор технологиялық қабаттың жанында орнатылған шағын резервуармен біріктіріледі. Мини резервуар айтарлықтай қосымша жылу жүктемесін енгізбестен қысқа мерзімді сұраныс ауытқуларын тұрақтандыруға көмектесетін жергілікті буферлік көлем ретінде қызмет етеді.

Жартылай өткізгіш жобаның мысалы

Оңтүстік Кореядағы DRAM қондырғысын кеңейту жобасы батырумен салқындатылатын сынақ жабдықтары мен пластиналарды өңдеу құралдарына қызмет көрсететін жаңа LN₂ тарату желісін қажет етті.

Орнату жұмыстарына вакуумдық оқшауланған икемді шланг жинақтары арқылы бірнеше құрал тармақтарына қосылған шамамен 180 метрлік қатты вакуумдық оқшауланған құбыр кірді. Көлемді сақтау алаңының жанына вакуумдық оқшауланған фазалық бөлгіш және 2 м³ мини-цистерна орнатылды.

Динамикалық вакуумдық сорғы жүйесі негізгі 6 дюймдік беру желілерінде сақиналық қысымды 5 × 10 мбардан төмен деңгейде ұстап тұрды.

Іске қосу кезінде бастапқы коллектордағы өлшенген жылу ағып кетуі тұрақты жұмыс жағдайында орташа есеппен шамамен 1,3 Вт/м құрады. Бір жыл үздіксіз қызмет көрсетуден кейін мерзімді вакуумды қалпына келтіру циклдары оқшаулау өнімділігін бастапқы бастапқы күйге жақын ұстап тұрды.

Алдыңғы көбікті оқшаулау тұжырымдамасымен салыстырғанда, нысанда сұйық азоттың жоғалуы айтарлықтай азайғаны және жұмыс тұрақтылығының жақсарғаны туралы хабарланды. Технологиялық процестер журналдарында оқшаулаудың бұзылуымен байланысты ылғалға байланысты ластану оқиғалары да болған жоқ.

Қолданбалар

Вакуумдық оқшауланған криогендік тасымалдау жүйелері жартылай өткізгіштер өндірісінде, сұйытылған табиғи газ инфрақұрылымында, өнеркәсіптік газ таратуда және сұйық сутегі қолдануда кеңінен қолданылады.

Жұмыс орталары әртүрлі болғанымен, инженерлік мақсат бірдей болып қалады:

• вакуумның тұрақтылығын сақтау
• жылудың енуін азайту
• тасымалдау процесінде фазалық тұрақтылықты сақтау

Жүйелік жобалау әдетте жоба көлемі мен аймақтық талаптарға байланысты ASME B31.3, EN 13480 және ISO 21029 сияқты халықаралық стандарттарға сәйкес келеді.

Жартылай өткізгіш қондырғылар үшін криогендік тарату жүйесінің өнімділігі жұмыс тиімділігіне, сұйықтық тұтынуына және ұзақ мерзімді процестің сенімділігіне тікелей әсер етеді. Осыған байланысты құбырлар, клапандар, сепараторлар және вакуумдық техникалық қызмет көрсету жүйелері тәуелсіз компоненттер емес, біртұтас интеграцияланған жылу жүйесі ретінде жобалануы керек.

At HL криогеникалары, біз EPC мердігерлерімен, газ компанияларымен және жартылай өткізгіш қондырғыларымен стандартты каталог конфигурацияларына емес, нақты жұмыс жағдайларына, жылу жүктемесінің мақсаттарына және орнату талаптарына негізделген криогендік тасымалдау шешімдерін әзірлеу үшін жұмыс істейміз.

Егер сіз жаңа жартылай өткізгіш зауыт жобасын жоспарлап отырсаңыз немесе бар LN₂ тарату желісін жаңартсаңыз, біздің инженерлік топ ұзақ мерзімді жұмыс істеу үшін жылу ағып кету өнімділігін, вакуумдық стратегияны және жүйенің конфигурациясын бағалауға көмектесе алады.