干冰清洗(dry ice blast cleaning)又称冷喷,是以压缩空气作为动力和载体,以干冰颗粒为被加速的粒子,通过的喷射清洗机喷射到被清洗物体表面,利用高速运动的固体干冰颗粒的动量变化(Δmv)、升华、熔化等能量转换,使被清洗物体表面的污垢、油污、残留杂质等迅速冷冻,从而凝结、脆化、被剥离,且同时随气流。不会对被清洗物体表面,特别是金属表面造成任何伤害,也不会影响金属表面的光洁度。
具体清洗过程包括:低温冷冻剥离、吹扫剥离、冲击剥离。
低温冷冻剥离
二氧化碳是看不到的,其实那也不是(二氧化碳)烟,是(水)雾,二氧化碳由固体变成气体时吸收大量的热,使周围空气的温度降的很快,空气温度降了,它对水蒸气的溶解度变小,水蒸气发生液化反应,放出热量,就变成了小液滴,就是雾了。这个和夏天冰棍冒"白雾"是一个意思,都是小水滴,而不是气态的其他物质。
即我们看到的是白雾而不是白烟。
干冰比水的温度低很多,所以相当于将干冰加热,干冰吸热升华,使水的温度降低,甚至结冰。
液氮速冻装置
液氮冻结方式大致有沉浸式、喷淋式、冷风循环式三种。
沉浸式冷冻是将完全浸入液氮中,它可以达到所期望的快速冻结,占用的空间小,同时产生能力变化的幅度也很显著,但液氮耗量较大,因为仅用了液氮的潜热这部分冷量。
喷淋式冷冻设有三个冷冻区:预冷区、冻结区和均温区。液氮经喷嘴成雾状与进行热交换,液氮吸热蒸发成氮气,氮气又被用来预冷新进入的,这样既利用了液氮的潜热,又利用了液氮的显热,使冷量得到充分利用。
冷空气循环式冷冻,由液氮冷却循环的冷空气,用空气作为载冷剂冷冻,可摈弃庞大的制冷设备,减少初投资。
具体的冻结装置可以分为:液氮柜式冻结装置、隧道式冻结装置、沉浸式冻结装置、旋转式冻结装置等。
2.2流态化速冻理论和装置
流态化现象早被人们所认识,它初用于化学工程,随后陆续在能源、冶金和工程等领
干冰历史发展
1930年,美国制造"干冰"就在实验室中做试验用。
1945年,美国海军将干冰作为喷射介质,清除各种油脂。
1963年,雷金纳德·林德利用喷射二氧化碳颗粒的办法"从骨头上剔除肉",获得一项专利。
1972年,埃德温·瑞斯以"喷射高速干冰颗粒从物体上去除残余部分"的办法,而获得一项专利。
1977年,卡尔文·冯以"用可挥发性颗粒介质进行喷砂"获得专利。
80年代初,美国利用干冰颗粒喷射弹道轨迹和低温龟裂之原理,解决了军事领域卫星导航系统、核动力发电系统设备清洗维护及需求。其时制冰机外观粗糙、体积庞大,重约60多吨,而且干冰颗粒制造效率很低,硬度不高,规格尺寸单一,使其利用受到很大限制。
具体清洗过程包括:低温冷冻剥离、吹扫剥离、冲击剥离。
低温冷冻剥离
-78.5℃的干冰颗粒作用在被清洗的物体表面时,首先冷冻脆化污物,污物在被清洗的表面上破裂,由粘弹态变成固态,且脆性,粘性减小,使之在表面上的吸附力骤减,同时表面积,部分污物可以自动剥离。
吹扫剥离
在压缩空气作为动力的环境下,其对脆化了的污物产生剪切力,引起机械断裂,由于污物与被清洗物表面低温收缩比差很大,在接触面处产生应力集中现象,污物在剪切力作用下剥离。
冲击剥离
高速的干冰颗粒碰撞到了的污物表面时,将上述动能传递给污物,克服已经减小了的粘附力,因此而产生的剪切力使污物随气流卷走,达到了脱除污物的目的。
干冰应用范围
工业模具
轮胎模具、橡胶模具、聚氨酯模、聚乙烯模、PET模具、泡沫模具、注塑模具、合金压铸模、铸造用热芯盒、冷芯盒,可余树脂、失效脱膜层、炭化膜剂、油污、打通排气孔,清洗后模具光亮如新。
在线清洗,无需降温和拆卸模具,避免了化学清洗对模具的腐蚀和损害、机械清洗对模具的机械损伤及划伤,以及反复装卸导致模具精度下降等缺点。关键的是,可以免除拆卸模具及等待模具降温这两项耗时间的步骤,这样均可以减少停工时间约80%-95%。
干冰清洗益处: 干冰清洗可以降低停工工时;减少设备损坏;有效的清洗高温的设备;减少或降低溶剂的使用;改善工作人员的;增进保养效率;减少生产停工期、降低成本、提高生产效率。
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