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干冰爆破清洗机原理解剖……  

开篇

二氧化碳

干冰是二氧化碳(CO2)的固体形式,是一种自然存在于我们大气中的无色,无味的气体。尽管它的存在量相对较小(约占体积的0.03%),但它是我们所知道的很重要的气体之一。在-109°F(-78°C)的低温下,固体CO2(干冰)具有固有的热能,随时可以利用。在大气压下,干冰不经过液相就直接升华成蒸气。这是一个独特的属性,这意味着清洗介质会简单消失,仅留下原始污染物进行处理。另外,现在可以在水敏感区域进行干冰清洗。干冰喷射中使用的二氧化碳等级与食品和饮料行业中使用的等级相同,并已获得FDA(食品和药物管理局),EPA(环境保护局)和USDA(美国国务院)的特别批准。农业)。二氧化碳是一种无毒的气体,既便宜又易于储存在工作场所。同样重要的是它的不导电和不易燃的性质。 CO2是发酵和石化精炼等多种工业制造过程的天然副产品。通过上述生产过程释放的二氧化碳被捕获并储存,没有损失,直到需要为止。在喷砂过程中将二氧化碳返回大气时,不会产生新的二氧化碳。取而代之的是,仅释放原始的二氧化碳副产品(Ackerman,2013年)。

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干冰

用干冰清洗是一项新的发展,正在世界范围内扩展。该系统使用小米粒大小的干冰颗粒,将它们用压缩空气从喷嘴中射出。它的工作原理类似于喷砂,高压水或蒸汽喷射,效果极佳。干冰的寒冷温度为-109.3°F或-78.5°C,向要去除的材料“喷射”,导致其收缩并失去其下表面的附着力。另外,当一些干冰穿透要去除的材料时,它会与下面的表面接触。次表层变暖导致干冰转化回二氧化碳。体积大800倍的气体在材料后面膨胀,从而加快了去除速度。油漆,油,油脂,沥青,炉渣,飞溅物,焦油,贴花,烟灰,污垢,墨水,树脂和粘合剂是通过该程序去除的一些材料。(Ackerman,2013)。

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在干冰喷射中,有几种用于制造干冰喷射介质的方法。一种技术是在喷砂机上从固体CO2(干冰)块中刮除干冰颗粒。通常会产生糖晶大小的干冰颗粒,由于迅速升华,必须立即使用;这是由于它们的高表面积/体积比。另一种技术是在制粒机中制造干冰的硬颗粒,然后立即将其炸丸或将颗粒存储在隔热容器中,直到需要它们为止。这些干冰颗粒的直径通常为0.08“至0.12”(0.2cm至0.3cm),长度为0.1“至0.4”(0.25cm至1cm)。

造粒干冰的制造方法是将加压的液态CO2喷入液压缸,然后将雪压缩成固体形式。 将雪直接压成小球(机械压缩),或者在液压压力下通过冲模将其挤压成固体小球形式。 后一种方法允许从液相到固相的更有效转化。 通常,期望具有充分压实的干冰颗粒以最小化可能影响产品质量的气态CO 2或空气的截留。 当液态二氧化碳排放到雪中时,随着液态二氧化碳温度的降低,所获得的产量会增加,因此,重要的是要通过热交换器将进入的液态二氧化碳与流出的二氧化碳蒸汽进行预冷。

干冰喷射清洗机如何工作?

干冰清洗技术的基本过程类似于喷砂,塑料珠喷射或苏打喷射。因为介质在压缩空气流(或其他惰性气体)中被加速以撞击要清洗或准备的表面。通过干冰喷射技术,介质为固态的二氧化碳颗粒。使用干冰颗粒作为爆炸介质的一个独特方面是,颗粒在与表面碰撞时会升华(蒸发)。冲击能量的消散和干冰颗粒与表面之间极快的热传递相结合,导致固体干冰瞬间升华为气体。然后,气体在几毫秒内膨胀到干冰球团体积的近八百倍体积,这在撞击时实际上是“微爆炸”。由于固态二氧化碳的蒸发,干冰喷射过程不会产生任何二次废物。剩下要收集的就是被清除的污染物。与其他爆炸介质一样,与干冰喷射相关的动能是颗粒质量密度和撞击速度的函数。由于干冰颗粒的硬度相对较低,因此该过程依赖于较高的颗粒速度来获得所需的冲击能。高粒子速度是超音速推进剂或气流速度的结果(Snide,1992)。

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与其他清洗介质不同,干冰颗粒的温度非常低,为-109°F(-78.3°C)。这种固有的低温为干冰清洗过程提供了独特的热力学诱导的表面机制,这些机制可根据涂层的类型或多或少地影响涂层或受到污染。由于干冰颗粒和被处理表面之间存在温差,因此可能会发生称为“破裂”或热冲击的现象。随着材料温度的降低,材料会变脆,从而使颗粒受到撞击而破坏涂层。同样,具有不同热膨胀系数的两种异种材料之间的热梯度或差异可用来破坏两种材料之间的结合。当喷砂非金属的喷涂或污染结合到金属基材上的污染物时,这种热冲击最为明显。经常检查干冰清洗过程的公司担心热冲击会对母体金属产生影响。研究表明,温度下降仅发生在表面上,因此在基底金属中不会发生热应力的可能性(Snide,1992)。

该过程的效率和有效性取决于基底的热导率和污染物。从固态到气体的快速状态变化还会引起微观冲击波,也认为微观冲击波有助于去除污染物。所使用的冰可以是固体颗粒或刨冰块形式。刨冰块产生的冰介质密度较小,并且比固体颗粒系统更细腻。


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