改良西门子法是目前生产多晶硅的主流技术,其中三氯氢硅和氢气在还原炉内发生化学气相沉积过程是该工艺的关键工段,其能耗占多晶硅生产过程总能耗的60%以上。为了更有效地降低还原过程能耗、减少多晶硅生产成本,国内外科技工作者针对还原工艺进行了大量深入的研究。尤其是近年来,随着多晶硅产能的快速释放及国际国内形势的变化,多晶硅价格一直下降,逐步降低到成本线以下。在这种情况下,节能降耗、降低成本更加成为多晶硅企业的当务之急和迫切需要。因此,本文针对多晶硅还原炉热量传递过程进行数值模拟计算,从科学上系统地理解还原过程的热量传递现象和能量损失途径,为进一步开拓节能降耗的手段和方法奠定理论基础。计算机数值模拟技术已广泛应用于各种工程实际中,尤其在实验条件或实验技术存在困难的情况下,计算机模拟方法往往是最为有效的方法。论文采用标准κ-ε湍流模型、DO辐射模型,应用计算流体力学软件ANSYS FLUENT对还原炉中热量传递过程进行数值模拟研究。论文模拟研究了实际工况条件下12对棒和24对棒还原炉内的流场、温度场分布,建立了还原炉内辐射换热模型,研究了12对棒还原炉中硅棒的辐射行为,研究表明在12对棒还原炉中,炉膛内的热量传递主要以辐射换热为主。在还原过程中,硅棒的辐射行为与硅棒的直径有关,外环硅棒的辐射能随着硅棒直径的增大而增大,内环硅棒的辐射能随着硅棒直径的增大呈现出先增大后缓慢减小的趋势。比较和分析了12、18、24以及30对棒四种不同炉型还原炉,在不同硅棒直径和反应器壁发射率条件下硅棒辐射能的变化情况,分析发现,在节能方面,24对棒和30对棒等大型还原炉具有明显优势。最后结合12对棒和24对棒还原炉硅棒边界上的热量传递情况,计算了这两种炉型的单位产品平均理论能耗。考虑平均硅沉积速率为10μm/min,由计算结果分析知,对于12对棒还原炉而言,当还原炉内壁材料的发射率ε=0.3、0.5、0.7时,单位质量平均理论能耗E12分别为68、82、91kWh/kg;对于24对棒还原炉而言,当反应器壁发射率为ε=0.3、0.5、0.7时,单位质量平均理论能耗E24分别为60kWh/kg、72k Wh/kg、80kWh/kg。