Modelowanie rozkładu temperatury w toroidalnej komorze Bridgmana

Streszczenie Przeprowadzona symulacja miala na celu określenie rozkladu temperatury w toroidalnej komorze Bridgmana w początkowym etapie procesu spiekania. Obliczenia wykonano metodą elementow skonczonych (MES) i wykorzystano w nich model geometryczny, odwzorowujący grafitowy element grzejny, w ktorym umieszczony byl spiekany material oraz otaczające go ksztaltki mineralno–polimerowe, pelniące rownocześnie role medium przenoszącego ciśnienie, izolatora elektrycznego i cieplnego. Nagrzewanie w modelu jest realizowane przeplywem prądu elektrycznego, ktorego zmiany napiecia i natezenia w funkcji czasu odpowiadaly rzeczywistym wartościom wystepującym podczas procesu spiekania z wykorzystaniem aparatury wysokociśnieniowo-wysokotemperaturowej – HPHT (ang. high pressure high temperature). Weryfikacji wynikow, a w szczegolności poprawności zastosowanych w obliczeniach stalych materialowych, dokonano na podstawie porownania wartości napiecia i natezenia przeplywającego prądu oraz temperatury – obliczonych na podstawie modelu – z wartościami zarejestrowanymi podczas pomiarow kontrolnych. Uzyskana dobra zgodnośc wartości porownawczych dla prezentowanego modelu pozwala na jego dalszą rozbudowe, uwzgledniającą kolejne etapy procesu HPHT. Slowa kluczowe: rozklad temperatury, modelowanie, MES, toroidalna komora Bridgmana, HPHT MODELLING OF TEMPERATURE DISTRIBUTION IN THE BRIDGMAN TYPE TOROIDAL APPARATUS The simulation was aimed to determine the temperature distribution in the Bridgman-type toroidal apparatus in the initial stage of the sintering process. Calculations were performed using the finite element method (FEM). A geometric model, which mapped a graphite heating element, sintered material and mineral-polymer gaskets, fulfilling also the role of a medium for pressure transmission, and both electrical and thermal insulator, was used. Heating in the model was realized by the flow of electric current whose changes as a function of time correspond to actual values, which occur during the sintering process in a high-pressure high-temperature apparatus (HPHT). Verification of the results was made on the basis of comparison of the calculated values of current voltage, current flow, and temperature to the values recorded in the control measurements. The resulting good agreement between calculated and measured values allows further development of the presented model, including next stages of the HPHT process.