(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111612136.4 (22)申请日 2021.12.27 (71)申请人 上海应用技 术大学 地址 200235 上海市徐汇区漕宝路120 -121 号 (72)发明人 李晓斌　金鸣林　孙海燕　牟通　 李祎琛　 (74)专利代理 机构 上海汉声知识产权代理有限 公司 3123 6 代理人 胡晶 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) C01B 33/025(2006.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种用于工业硅造粒生产线热能系统的计 算方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于工业硅造粒生产线 热能系统的计算方法， 包括如下步骤。 S1： 计算链 板上装有待冷却硅液的铸模的风冷热负荷， 风冷 热负荷包括风冷凝热负荷和风冷却热。 S2： 基于 链板上的铸模的风冷热负荷， 计算得到风冷硅锭 所需的冷却风量。 S3： 根据冷却风量计算得到冷 却风余热。 S4： 计算链板上装有待冷却硅液的铸 模的整体水冷热负荷， 进而基于整体水冷热负荷 计算冷却水量。 S5： 计算链板上装有待冷却硅液 的铸模的单块水冷热负荷， 进而计算铸锭冷却传 热时间。 本发明能最大程度保证生产线安全， 降 低能耗， 使工业硅无人化智能造粒生产线可以在 15分钟内完成造粒。 精确的热能系统计算可以使 生产线更加安全可靠、 运行费用降低、 环境污染 减小。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114239315 A 2022.03.25 CN 114239315 A 1.一种用于 工业硅造粒生产线热能系统的计算方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1： 根据工业硅造粒生产线的工艺流程以及生产规格， 计算链板上装有待冷却硅液的 铸模的风冷热负荷， 所述 风冷热负荷包括 风冷凝热负荷和风冷却热； S2： 基于链板上的铸模的所述 风冷热负荷， 计算得到风冷硅锭所需的冷却风 量； S3： 根据所述冷却风 量计算得到冷却风 余热； S4： 根据工业硅造粒生产线的工艺流程以及生产规格， 计算链板上装有待冷却硅液的 铸模的整体水冷热负荷， 进 而基于所述整体水冷热负荷计算冷却水量； S5： 根据工业硅造粒生产线的工艺流程以及生产规格， 计算链板上装有待冷却硅液的 铸模的单块水冷热负荷， 进 而计算铸锭冷却传热时间。 2.根据权利要求1所述的用于工业硅造粒生产线热能系统的计算方法， 其特征在于， 工 业硅造粒生产线的所述工艺 流程包括以下步骤 A1： 将140 0℃的硅液进行浇铸于铸模中以实现铸锭， 得到 硅锭； A2： 将1400℃的硅锭与空气逆流接触实现风冷却； A3： 待降至500℃后， 经斜板导向直接滑入冷却水槽中， 对500℃的硅锭进行冷却水冷 却， 得到30℃的硅锭。 3.根据权利要求2所述的用于工业硅造粒生产线热能系统的计算方法， 其特征在于， 所 述生产规格包括工业硅造粒生产线的生产能力为4.8吨/小 时， 链板的运行速度为20mm/s， 长度为20m,铸模为田字格 分块， 单块铸锭为梯台结构， 上部端面为50mm ×50mm， 下部端面为 30mm×30mm， 单块铸锭重量270g， 铸模 的整体宽度为1000mm ×300mm， 能浇筑得到225块铸 锭， 225块铸锭的质量 为60.7kg。 4.根据权利要求3所述的用于工业硅造粒生产线热能系统的计算方法， 其特征在于， 在 所述步骤S1中， 所述计算链板上装有 待冷却硅液的铸模的风冷热负荷具体包括如下 所述风冷却热的计算公式为 Q1＝CP1WΔT＝0.71 ×4.8×1000×(1400‑30)＝4668×103KJ/h； 其中， Q1为所述风冷却热， CP1为石墨的比热容， W为工业硅造粒生产线产量， ΔT为降温 差； 所述风冷凝热负荷的计算公式为 Q2＝W λ＝4.8×1000×1.81×103＝8688×103KJ/h； 其中， Q2为所述风冷凝热负荷, λ为石墨熔化热。 5.根据权利要求4所述的用于工业硅造粒生产线热能系统的计算方法， 其特征在于， 在 所述步骤S2中， 所述计算得到风冷硅锭所需的冷却风 量具体包括如下步骤 S21： 所需的冷却风 量的计算公式如下 Qall＝VCp2ρ1ΔT Qall＝0.5Q1+Q2 其中， V为冷却风 量， Cp2为空气比热容， ρ1为空气密度； S22： 基于所需的冷却风 量得到实际冷却空气量 为 V’＝V×1.3＝7.5 6×104m3/h。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114239315 A 26.根据权利要求5所述的用于工业硅造粒生产线热能系统的计算方法， 其特征在于， 在 所述步骤S3中， 所述 根据所述冷却风 量计算得到冷却风 余热具体包括如下步骤 S31:构建余热量计算模型， 计算 余热量， 公式如下 Q3＝V’Cp2ρ1ΔT＝7.5 6×104×1.02×0.58×(350‑140) ＝9.39×106KJ/h； S32:基于余热量得到理论低压蒸汽， 公式如下 V”＝Q3/I＝9.39×106/2746.5＝3.42 t/h； 其中， I为气相热焓； S33： 根据理论低压蒸汽得到实际低压蒸汽， 公式如下 Vreal＝V” ×0.8＝3.42 ×0.8＝2.74t/ h。 7.根据权利要求1所述的用于工业硅造粒生产线热能系统的计算方法， 其特征在于， 在 所述步骤S4中， 所述计算链板上装有待冷却硅液的铸模的整体水冷热负荷， 进而基于所述 整体水冷热负荷计算冷却水量具体包括如下步骤； S41： 计算出整体水冷热负荷， 公式如下 Q4＝Cp1WΔT＝0.71 ×4.8×103×(500‑50)＝1.54 ×106KJ/h； 其中， Q4为整体水冷热负荷； S42： 基于整体水冷热负荷得到所需冷却水量， 公式如下 Q4＝CpWhΔT 其中， Cp3为水的比热容。 8.根据权利要求1所述的用于工业硅造粒生产线热能系统的计算方法， 其特征在于， 在 所述步骤S5中， 所述计算链板上装有待冷却硅液的铸模的单块水冷热负荷， 进而计算铸锭 冷却传热时间具体包括如下步骤； S51： 计算单块水冷热负荷， 公式如下 Q5＝Cp1WΔT＝0.71 ×0.27×(500‑50)＝86.26 5KJ； S52： 计算并得到单块的单面传热面积为0.0 05m2； S53： 构建面积稳态冷却时间模型， 计算得到时间， 公式如下 其中 为傅里叶导热模型， α ＝0.191KJ/K ×M为导热系数， δ为导热厚度， T为 冷却温度， T2为冷却前温度， T1为冷却后温度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114239315 A 3