CN109089335B - 一种提高管路温度一致性的加热带及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高管路温度一致性的加热带及其设计方法，加热带由位于管路中间的中间加热带、位于管路两端的第一加热带、第二加热带组成，第一、第二加热带加热层的功率密度与中间加热带的加热层的功率密度不同；设计方法包括：根据管路总长、散热及管路两端连接的终端器件的热损耗，计算得到第一加热带、第二加热带以及中间加热带长度；根据加热带长度，计算得到各段加热带的加热功率；根据加热功率，计算得到各段加热带的功率密度。本发明通过使加热带在管路的中间位置与两端位置具有不同的功率密度，从而产生不同的热量，可以大大提高管路加热温度的一致性，减少反应源在温度低点的冷凝，改善工艺效果，提高成品率。

Description

一种提高管路温度一致性的加热带及其设计方法

技术领域

本发明涉及半导体管路加热技术领域，更具体地，涉及一种可提高管路温度一致性的加热带及其设计方法。

背景技术

在半导体工艺中，反应源种类繁多，部分反应源在低温的情况下会产生凝结现象。一旦反应源在传输管路中发生凝结现象，并在气体的作用下产生剥落，然后进入工艺腔室，就会导致大量颗粒的产生，从而影响工艺效果，导致成品率大大降低。因此，必须将反应源的传输管路加热到合适的温度，避免反应源的凝结现象。

反应源管路通常使用缠绕或包裹在管路上的加热带进行加热，加热带表面包敷有保温材料，保证操作人员可接触位置的温度安全，同时降低热损耗，提高效率。反应源管路多采用不锈钢材质，其导热性能一般，导致在加热带的两端位置温度较低，使得整根管路的温度一致性较差，因而会产生局部冷凝现象。因此，如何提高管路温度的一致性对工艺结果至关重要。

请参阅图1，图1是现有的一种反应源管路加热带设计结构示意图。如图1所示，现有技术的加热带采用加热层200与保温层300一体化设计方式，加热层200内部使用加热丝，外部使用绝缘材料，保温层300使用导热系数低的材料，以减少热量损耗。整段管路100上的加热带采用相同的导热及散热进行计算，保证每段加热带的加热密度相同。在加热层安装有控温热偶400，控温热偶采用双通道热偶，其中一个用于控温，另一个作为监测热偶，保证安全。

加热带根据管路的形式进行随型设计，方便安装及维护时的拆装。根据管路的长度及管路上的接头、器件等，一段管路会使用多段加热带。如果多段加热带独立控温，会导致管路部分温区过多，成本增加。因此多段加热带使用一路控温，加热带使用串联或并联的方式。控温热偶将温度传送至温控器，温控器输出DO信号至固态继电器，以调整功率输出。

上述现有技术不考虑管路两端与中间散热的差别，认为管路各位置温度相同，因而采用了加热层相同功率密度、保温层相同厚度的设计。但在实际使用中，发现管路的温差较大，约10℃左右。因此，有必要对现有的加热带设计方法进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种提高管路温度一致性的加热带及其设计方法，以保证整条管路的温度一致性，保证工艺效果，提高成品率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种提高管路温度一致性的加热带，所述加热带包括内层的加热层及外层的保温层，所述加热带由位于管路中间的中间加热带、位于管路两端的第一加热带、第二加热带三段加热带组成,且所述第一加热带和所述第二加热带的加热层的功率密度与所述中间加热带的加热层的功率密度不同。

优选地，所述第一加热带和所述第二加热带的加热层的功率密度大于所述中间加热带的加热层的功率密度。

优选地，所述第一加热带和所述第二加热带的保温层的厚度与所述中间加热带的保温层的厚度不同。

优选地，所述第一加热带和所述第二加热带的保温层的厚度大于所述中间加热带的保温层的厚度。

优选地，在中间加热带上设置控温热偶，在第一加热带、第二加热带上分设监控热偶。

一种提高管路温度一致性的加热带设计方法，所述管路两端分别连接有终端器件，所述加热带包覆在管路上，由位于管路中间的中间加热带、位于管路两端的第一加热带、第二加热带三段加热带组成，三段加热带作为一个温区进行控制，所述设计方法包括以下步骤：

步骤S1：根据管路总长、散热及终端器件的热损耗，计算得到第一加热带、第二加热带以及中间加热带各段长度；

步骤S2：根据第一加热带、第二加热带、中间加热带各段长度，计算得到各段加热带的加热功率；

步骤S3：根据各段加热带的加热功率，计算得到各段加热带的功率密度。

优选地，步骤S1中，所述第一加热带或第二加热带长度的计算方法包括：

步骤S11：根据管路散热，计算此状态下的第一最大加热功率Q₁，并满足公式一：

Q₁＝((C₁M₁+C₂M₂)ΔТ/(863t))(1+A) 公式一

式中，C₁为被加热介质的比热，C₂为管路的比热，M₁为管路中被加热介质总质量，M₂为管路总质量，ΔТ为设定温度与初始温度的差值，t为从初始温度加热介质至设定温度时所规定的时间，A为管路的散热系数；

步骤S12：根据管路散热及终端器件的热损耗，计算此状态下的第二最大加热功率Q₂，并满足公式二：

Q₂＝((C₁M₁+C₂M₂)ΔТ/(863t))(1+A+B) 公式二

式中，B为终端器件的散热系数；

步骤S13：根据管路总长及第一最大加热功率Q₁、第二最大加热功率Q₂，计算第一加热带或第二加热带长度X，并满足公式三：

X＝((Q₂-Q₁)/Q₁)L 公式三

式中，L为管路总长；

根据管路总长及第一加热带、第二加热带长度，得到中间加热带长度。

优选地，步骤S2中，所述中间加热带加热功率P₁的计算满足公式四：

P₁＝((C₁M₃+C₂M₄)ΔТ/(863t))(1+A) 公式四

式中，C₁为被加热介质的比热，C₂为管路的比热，M₃为中间加热带段的管路中被加热介质质量，M₄为中间加热带段的管路质量，ΔТ为设定温度与初始温度的差值，t为从初始温度加热介质至设定温度时所规定的时间，A为管路的散热系数；

所述第一加热带或第二加热带加热功率P₂的计算满足公式五：

P₂＝((C₁M₅+C₂M₆)ΔТ/(863t))(1+A+B) 公式五

式中，M₅为第一加热带段或第二加热带段的管路中被加热介质质量，M₆为第一加热带段或第二加热带段的管路质量，B为第一加热带或第二加热带的管路对应端终端器件的散热系数。

优选地，步骤S3中，第一加热带、第二加热带或中间加热带功率密度W的计算满足公式六：

W＝P/S 公式六

式中，P为第一加热带、第二加热带或中间加热带的加热功率，S为第一加热带段、第二加热带段或中间加热带段加热带的加热层表面积。

优选地，当计算得到的第一加热带、第二加热带或/和中间加热带的功率密度超过阈值时，需要对计算得到的第一加热带、第二加热带或/和中间加热带长度进行重新校正。

优选地，所述第一加热带、第二加热带或中间加热带校正长度X₁的计算满足公式七：

X₁＝X(1-K) 公式七

式中，X为计算得到的第一加热带、第二加热带或中间加热带长度，K为校正因子，并满足公式八：

K＝(W-(1+A)×L)/W 公式八

式中，W为计算得到的第一加热带、第二加热带或中间加热带的功率密度，A为管路的散热系数，L为管路总长。

优选地，所述第一加热带、第二加热带或中间加热带校正长度X₁的计算满足公式九：

X₁＝X(1+K) 公式九

式中，X为计算得到的第一加热带、第二加热带或中间加热带长度，K为校正因子，并满足公式十：

K＝(W-(1+A)×L)/W 公式十

式中，W为计算得到的第一加热带、第二加热带或中间加热带的功率密度，A为管路的散热系数，L为管路总长。

优选地，根据计算得到的各段加热带的功率密度，进行加热带内部加热元件的选择及加热元件的排布，以及进行加热带的加工制作。

从上述技术方案可以看出，本发明提供一种提高管路温度一致性的加热带,并通过改进加热带的设计方法，使加热带在管路的中间位置与两端位置具有不同的功率密度，从而产生不同的热量；在不增加控制成本的情况下，可以大大提高管路加热温度的一致性，减少反应源在温度低点的冷凝，改善工艺效果，提高成品率。

附图说明

图1是现有的一种反应源管路加热带设计结构示意图；

图2是本发明一较佳实施例的一种提高管路温度一致性的加热带结构示意图；

图3是本发明一较佳实施例的一种提高管路温度一致性的加热带设计方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。

在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图2，图2是本发明一较佳实施例的一种提高管路温度一致性的加热带结构示意图。如图2所示，在本发明的一种提高管路温度一致性的加热带设计结构中，加热带可采用缠绕或包裹方式包覆在管路100上，管路100的两端分别连接有终端器件(图略)。加热带由位于管路中间的中间加热带L₃、位于管路两端的第一加热带L₁、第二加热带L₂三段加热带组成。三段加热带结构相同，包括位于所述管路外侧、设于加热带内层的加热层200及包覆在加热层外层的保温层300。加热层内部使用加热丝，外部使用绝缘材料，保温层使用导热系数低的材料，以减少热量损耗。三段加热带作为一个温区进行控制；其中，在中间加热带上设置控温热偶400，并可在第一加热带、第二加热带上分设监控热偶(图略)。

由于管路两端的终端器件通常为接头或测量仪表，其导热及散热与管路不同；因此，本发明在现有技术的基础上，对管路两端的加热带进行改进。

第一加热带L₁、第二加热带L₂的设计依据为管路两端连接的终端器件的导热及散热与管路中间位置的差别。通过结合管路的最大加热功率，进行加热层内部加热丝的选择，在保证升温速率及保温功率的同时，保证加热层的使用寿命。

外部保温层设计的主要依据是保温层外部的安全温度，计算需要的保温效率，选择合适的材料及厚度。

所述加热带在对应所述管路两端位置的加热层的功率密度与所述加热带在对应所述管路中间位置的加热层的功率密度不同；具体为，所述加热带在对应所述管路两端位置的加热层的功率密度大于所述加热带在对应所述管路中间位置的加热层的功率密度。也就是说，第一加热带L₁、第二加热带L₂与中间加热带L₃的区别是内部加热层的功率密度不同，第一加热带L₁、第二加热带L₂加热层的功率密度大于中间加热带L₃加热层的功率密度。并且，第一加热带L₁、第二加热带L₂与中间加热带L₃覆盖管路的长度也不同。长度及功率密度的选择取决于管路两端连接的终端器件的导热及两端的散热。将控温热偶安装在中间管路，一段控温，在相同的加热电压下，功率密度高的加热带(L₁、L₂)产生更多的热量，用来弥补两端器件导热及散热的损失。在使用中，第一加热带L₁、第二加热带L₂上可选择安装监控热偶，以判断温度的一致性，但是不参与控温。

第一加热带L₁、第二加热带L₂长度的选择，对温度的一致性影响很大。

此外，也可以通过使所述加热带在对应所述管路两端位置的保温层的厚度与所述加热带在对应所述管路中间位置的保温层的厚度不同，即使得所述加热带在对应所述管路两端位置的保温层的厚度大于所述加热带在对应所述管路中间位置的保温层的厚度，以产生不同的热量散失，来保证整条管路的温度一致性。也就是说，可通过使第一加热带L₁、第二加热带L₂保温层的厚度与第三加热带L₃保温层的厚度不同，即通过使第一加热带L₁、第二加热带L₂保温层的厚度大于第三加热带L₃保温层的厚度，以相对减少所述管路两端位置的热量散失，来保证整条管路的温度一致性。

以下通过具体实施方式及附图，对本发明一种提高管路温度一致性的加热带设计方法进行详细说明。

请参阅图3，图3是本发明一较佳实施例的一种提高管路温度一致性的加热带设计方法流程图；同时，请结合参考图2。如图3、图2所示，本发明的一种提高管路温度一致性的加热带设计方法，可包括以下步骤：

首先，理论计算第一加热带L₁、第二加热带L₂及中间加热带L₃长度。

可根据管路总长、散热及终端器件的热损耗，计算得到第一加热带L₁、第二加热带L₂以及中间加热带L₃各段长度。具体可包括：

1)根据管路散热，计算此状态下的第一最大加热功率Q₁，并满足公式一：

Q₁＝((C₁M₁+C₂M₂)ΔТ/(863t))(1+A) 公式一

式中，C₁为被加热介质的比热，C₂为管路的比热，M₁为管路中被加热介质总质量，M₂为管路总质量，ΔТ为设定温度与初始温度的差值，t为从初始温度加热介质至设定温度时所规定的时间，A为管路的散热系数。

2)根据管路散热及终端器件的热损耗，计算此状态下的第二最大加热功率Q₂，并满足公式二：

Q₂＝((C₁M₁+C₂M₂)ΔТ/(863t))(1+A+B) 公式二

式中，B为终端器件的散热系数；

3)根据管路总长及第一最大加热功率Q₁、第二最大加热功率Q₂，计算第一加热带或第二加热带长度X，并满足公式三：

X＝((Q₂-Q₁)/Q₁)L 公式三

式中，L为管路总长。

4)根据管路总长及第一加热带、第二加热带长度，用管路总长减去第一加热带和第二加热带长度，即得到中间加热带长度。

上述公式一和公式二是由以下加热功率P_计的一种现有理论公式转化而来：

P_计＝((C₁M₁+C₂M₂)ΔТ/(863t))+Q_散/2

式中，C₁为被加热介质的比热(Kcal/(kg·℃)，C₂为容器(系统)的比热(即管路的比热)(Kcal/(kg·℃)，M₁为被加热介质总质量(Kg)，M₂为容器(系统)的总质量(即管路的总质量)(Kg)，ΔТ为设定温度与初始温度的差值(℃)，t为从初始温度加热介质至设定温度时所规定的时间(h)，Q_散为在设定温度下容器(系统)的散热量(即管路的散热量)(千瓦)。

由于Q_散的影响因素较多，在实际计算中，通常采用估算法。假设系统(管路)温度稳定时，将保温功率视为与散热功率相等，则以散热功率在加热功率中的占比作为散热系数，进行功率的计算，从而得到经转化的上述公式一和公式二。

当然，不同的系统保温功率有区别，需要根据实际情况进行判断。可根据经验数据进行计算。

其次，根据长度，计算各段的加热功率。

根据上述计算得到的第一加热带、第二加热带、中间加热带各段长度，通过计算得到各段加热带的加热功率。

所述中间加热带L₃的加热功率P₁的计算满足公式四：

P₁＝((C₁M₃+C₂M₄)ΔТ/(863t))(1+A) 公式四

式中，C₁为被加热介质的比热，C₂为管路的比热，M₃为中间加热带段的管路中被加热介质质量，M₄为中间加热带段的管路质量，ΔТ为设定温度与初始温度的差值，t为从初始温度加热介质至设定温度时所规定的时间，A为管路的散热系数；

所述第一加热带L₁或第二加热带L₂的加热功率P₂的计算满足公式五：

P₂＝((C₁M₅+C₂M₆)ΔТ/(863t))(1+A+B) 公式五

式中，M₅为第一加热带段或第二加热带段的管路中被加热介质质量，M₆为第一加热带段或第二加热带段的管路质量，B为第一加热带或第二加热带的管路对应端终端器件的散热系数。

接着，计算各段的功率密度。

根据上述计算得到的各段加热带的加热功率，通过计算分别得到各段加热带的功率密度。

具体地，第一加热带、第二加热带或中间加热带的功率密度W的计算都满足公式六：

W＝P/S 公式六

式中，P为第一加热带、第二加热带或中间加热带的加热功率，S为第一加热带段、第二加热带段或中间加热带段加热带的加热层表面积。

在得到各段加热带的功率密度后，还需要判断功率密度是否满足条件。

为了保证安全，功率密度不能超过最大容许值(阈值)，当计算得到的第一加热带、第二加热带或/和中间加热带的功率密度超过最大容许值(阈值)时，需要对计算得到的第一加热带、第二加热带或/和中间加热带长度进行重新校正。通常，功率密度的最大容许值设定为1.2瓦/cm²。

所述第一加热带、第二加热带或中间加热带校正长度X₁的计算满足公式七：

X₁＝X(1-K) 公式七

式中，X为计算得到的第一加热带、第二加热带或中间加热带长度，K为校正因子，并满足公式八：

K＝(W-(1+A)×L)/W 公式八

式中，W为计算得到的第一加热带、第二加热带或中间加热带的功率密度，A为管路的散热系数，L为管路总长。

因此，在进行长度校正时，需要先计算校正因子K，然后，再利用公式七计算出各加热带段的校正长度X₁。

此外，所述第一加热带、第二加热带或中间加热带校正长度X₁的计算还可满足公式九：

X₁＝X(1+K) 公式九

式中，X为计算得到的第一加热带、第二加热带或中间加热带长度，K为校正因子，并满足公式十：

K＝(W-(1+A)×L)/W 公式十

式中，W为计算得到的第一加热带、第二加热带或中间加热带的功率密度，A为管路的散热系数，L为管路总长。

具体是采用公式七还是公式九来计算加热带校正长度X₁，并无一定之说。实际使用时，可首先使用公式七，此时，校正长度会减小，P₁或P₂也会随之减小；如果使用公式九，随着校正长度的增大，P₁或P₂也会相应增加(功率密度为功率/面积)。所以可使用试验法来确认哪一种更合适。

当计算(包括校正计算)得到的第一加热带、第二加热带和中间加热带的功率密度都不超过最大容许值(阈值)时，计算结束。

实施例一：

假设图2的管路管径为1/2″，管路外径以15mm计(作为加热带加热层包覆圆周的直径)，管路长度为800mm，管路中气体的比热为0.249，管路的比热为0.119，管路质量约为2.688kg，管路中气体质量约为0.2327kg，中间加热带段的管路中气体质量为0.126kg，中间加热带段的管路质量1.45kg，第一加热带段的管路中气体质量为0.0387kg，第一加热带段的管路质量为0.447kg，第二加热带段的管路中气体质量为0.0678kg，第二加热带段的管路质量为0.7831kg，管路由20℃升温至120℃，升温时间为0.2小时，L₁一端连接的终端器件为接头，L₂一端连接的终端器件为真空规，管路的散热系数为0.2，接头端的散热系数为0.2，真空规端的散热系数为0.35。按照上述公式计算如下：

一)长度计算。

1)第一加热带L₁长度计算：

Q₁＝((0.119×2.688+0.249×0.2327)×100/(863×0.2))×1.2＝262.67瓦

Q₂＝((0.119×2.688+0.249×0.2327)×100/(863×0.2))×1.4＝306.45瓦

(Q₂-Q₁)＝43.78瓦

L₁长度X＝(43.78/262.67)×0.8＝133mm

2)第二加热带L₂长度计算：

Q₁＝((0.119×2.688+0.249×0.2327)×100/(863×0.2))×1.2＝262.67瓦

Q₂＝((0.119×2.688+0.249×0.2327)×100/(863×0.2))×1.55＝339.3瓦

(Q₂-Q₁)＝76.63瓦

L₂长度X＝(76.63/262.67)×0.8＝233mm

3)中间加热带L₃长度为：800-133-233＝434mm

二)计算各段的加热功率及功率密度。

1)L₃加热功率及功率密度计算：

加热功率P₁＝((0.119×1.45+0.249×0.126)×100/(863×0.2))×1.2＝142瓦

功率密度W＝142/(3.14×1.5×43.4)＝0.69瓦/cm²

2)L₁加热功率及功率密度计算：

L₁加热功率P₂＝((0.119×0.447+0.249×0.0387)×100/(863×0.2))×1.4＝50.96瓦

L₁功率密度W＝50.96/(3.14×1.5×13.3)＝0.81瓦/cm²

3)L₂加热功率及功率密度计算：

L₂加热功率P₂＝((0.119×0.7831+0.249×0.0678)×100/(863×0.2))×1.55＝98.85瓦

L₂功率密度W＝98.85/(3.14×1.5×23.3)＝0.9瓦/cm²

可以看到，上述L₁～L₃的功率密度都小于功率密度的最大容许值1.2瓦/cm²。因此，就不需要对上述计算得到的第一加热带、第二加热带、中间加热带长度再进行重新校正。

最后，可根据计算得到的各段加热带的功率密度，进行加热带加热层内部加热元件的选择及加热元件的排布，以及进行加热带加热层的加工制作。

此外，也可以通过采用不同厚度的保温层以产生不同的热量散失的设计方法，使所述加热带在对应所述管路两端位置的保温层的厚度大于所述加热带在对应所述管路中间位置的保温层的厚度，即使得第一加热带L₁、第二加热带L₂保温层的厚度大于第三加热带L₃保温层的厚度，以相对减少所述管路两端位置的热量散失，来保证整条管路的温度一致性。

综上所述，本发明通过改进加热带的设计方法，使加热带在管路的中间位置与两端位置具有不同的功率密度，从而产生不同的热量；在不增加控制成本的情况下，可以大大提高管路加热温度的一致性，减少反应源在温度低点的冷凝，改善工艺效果，提高成品率。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种提高管路温度一致性的加热带，所述加热带包括内层的加热层及外层的保温层，其特征在于，所述管路两端分别连接有终端器件，所述加热带由位于管路中间的中间加热带、位于管路两端的第一加热带、第二加热带三段加热带组成，且所述第一加热带和所述第二加热带的加热层的功率密度与所述中间加热带的加热层的功率密度不同。

2.根据权利要求1所述的提高管路温度一致性的加热带，其特征在于，所述第一加热带和所述第二加热带的加热层的功率密度大于所述中间加热带的加热层的功率密度。

3.根据权利要求1或2所述的提高管路温度一致性的加热带，其特征在于，所述第一加热带和所述第二加热带的保温层的厚度与所述中间加热带的保温层的厚度不同。

4.根据权利要求3所述的提高管路温度一致性的加热带，其特征在于，所述第一加热带和所述第二加热带的保温层的厚度大于所述中间加热带的保温层的厚度。

5.根据权利要求1或2所述的提高管路温度一致性的加热带，其特征在于，在中间加热带上设置控温热偶，在第一加热带、第二加热带上分设监控热偶。

6.一种提高管路温度一致性的加热带设计方法，其特征在于，所述管路两端分别连接有终端器件，所述加热带包覆在管路上，由位于管路中间的中间加热带、位于管路两端的第一加热带、第二加热带三段加热带组成，三段加热带作为一个温区进行控制，所述设计方法包括以下步骤：

步骤S1：根据管路总长、散热及终端器件的热损耗，计算得到第一加热带、第二加热带以及中间加热带各段长度；

步骤S2：根据第一加热带、第二加热带、中间加热带各段长度，计算得到各段加热带的加热功率；

步骤S3：根据各段加热带的加热功率，计算得到各段加热带的功率密度。

7.根据权利要求6所述的提高管路温度一致性的加热带设计方法，其特征在于，步骤S1中，所述第一加热带或第二加热带长度的计算方法包括：

步骤S11：根据管路散热，计算此状态下的第一最大加热功率Q₁，并满足公式一：

Q₁＝((C₁M₁+C₂M₂)ΔТ/(863t))(1+A) 公式一

式中，C₁为被加热介质的比热，C₂为管路的比热，M₁为管路中被加热介质总质量，M₂为管路总质量，ΔТ为设定温度与初始温度的差值，t为从初始温度加热介质至设定温度时所规定的时间，A为管路的散热系数；

步骤S12：根据管路散热及终端器件的热损耗，计算此状态下的第二最大加热功率Q₂，并满足公式二：

Q₂＝((C₁M₁+C₂M₂)ΔТ/(863t))(1+A+B) 公式二

式中，B为终端器件的散热系数；

步骤S13：根据管路总长及第一最大加热功率Q₁、第二最大加热功率Q₂，计算第一加热带或第二加热带长度X，并满足公式三：

X＝((Q₂-Q₁)/Q₁)L 公式三

式中，L为管路总长；

根据管路总长及第一加热带、第二加热带长度，得到中间加热带长度。

8.根据权利要求6所述的提高管路温度一致性的加热带设计方法，其特征在于，步骤S2中，所述中间加热带加热功率P₁的计算满足公式四：

P₁＝((C₁M₃+C₂M₄)ΔТ/(863t))(1+A) 公式四

式中，C₁为被加热介质的比热，C₂为管路的比热，M₃为中间加热带段的管路中被加热介质质量，M₄为中间加热带段的管路质量，ΔТ为设定温度与初始温度的差值，t为从初始温度加热介质至设定温度时所规定的时间，A为管路的散热系数；

所述第一加热带或第二加热带加热功率P₂的计算满足公式五：

P₂＝((C₁M₅+C₂M₆)ΔТ/(863t))(1+A+B) 公式五

式中，M₅为第一加热带段或第二加热带段的管路中被加热介质质量，M₆为第一加热带段或第二加热带段的管路质量，B为第一加热带或第二加热带的管路对应端终端器件的散热系数。

9.根据权利要求6所述的提高管路温度一致性的加热带设计方法，其特征在于，步骤S3中，第一加热带、第二加热带或中间加热带功率密度W的计算满足公式六：

W＝P/S 公式六

式中，P为第一加热带、第二加热带或中间加热带的加热功率，S为第一加热带段、第二加热带段或中间加热带段加热带的加热层表面积。

10.根据权利要求6所述的提高管路温度一致性的加热带设计方法，其特征在于，当计算得到的第一加热带、第二加热带或/和中间加热带的功率密度超过阈值时，需要对计算得到的第一加热带、第二加热带或/和中间加热带长度进行重新校正。

11.根据权利要求10所述的提高管路温度一致性的加热带设计方法，其特征在于，所述第一加热带、第二加热带或中间加热带校正长度X₁的计算满足公式七：

X₁＝X(1-K) 公式七

式中，X为计算得到的第一加热带、第二加热带或中间加热带长度，K为校正因子，并满足公式八：

K＝(W-(1+A)×L)/W 公式八

式中，W为计算得到的第一加热带、第二加热带或中间加热带的功率密度，A为管路的散热系数，L为管路总长。

12.根据权利要求10所述的提高管路温度一致性的加热带设计方法，其特征在于，所述第一加热带、第二加热带或中间加热带校正长度X₁的计算满足公式九：

X₁＝X(1+K) 公式九

式中，X为计算得到的第一加热带、第二加热带或中间加热带长度，K为校正因子，并满足公式十：

K＝(W-(1+A)×L)/W 公式十

式中，W为计算得到的第一加热带、第二加热带或中间加热带的功率密度，A为管路的散热系数，L为管路总长。

13.根据权利要求6所述的提高管路温度一致性的加热带设计方法，其特征在于，根据计算得到的各段加热带的功率密度，进行加热带内部加热元件的选择及加热元件的排布，以及进行加热带的加工制作。

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