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
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
流态化现象早就被人们所认识,它初用于化学工程,随后陆续在能源、冶金和工程等领域得到应用。1959年瑞典的Frigoscandia公司首先使用这种方法冻结,并于1962年研制成功世界上台试验性的流态化冻结装置。此后,美国、法国、保加利亚、前苏联、日本等国家对流态化的应用和理论研究都十分重视,特别是近二十年来冷冻的发展,促进了流态化冻结装置的研制工作。目前,这种冻结装置已在各国冷冻工厂,特别是蔬菜加工厂中被广泛使用。
二氧化碳平均约占大气体积的387ppm。大气中的二氧化碳含量随季节变化,这主要是由于植物生长的季节性变化而导致的。当春夏季来临时,植物由于光合作用消耗二氧化碳,其含量随之减少;反之,当秋冬季来临时,植物不但不进行光合作用,反而制造二氧化碳,其含量随之上升。二氧化碳常压下为无色、无臭、不助燃[1]、不可燃的气体。二氧化碳是一种温室气体因为它发送可见光,但在强烈吸收红外线。二氧化碳的浓度于2009年增长了约二百万分之一。
干冰无毒,且对成分呈惰性,再者,由于替代了从中出来的空气,所以可在冻结和带包装贮藏过程使氧化变化降低到小限度。
(3)冻结的品质高。由于液氮和直接接触,以200K以上的温差进行强烈的热交换,故冻结速度极快,每分钟能降温7~15K。内的冰结晶细小而均匀,解冻后质量高。
(4)冻结的干耗小。用一般冻结装置冻结的,其干耗率在3%~6%之间,而用液氮冻结装置冻结,干耗率在0.6%~1%之间。所以适于冻结一些含水分较高的,如杨梅、西红柿、蟹肉等。
(5)占地面积小,初投资低,装置效率高。
随着液氮速冻技术的进一步完善和发展,它被迅速、广泛应用于鱼、虾、螃蟹、鸡、鸭、肉(牛、羊等)、水果(杨梅、荔枝等)、蔬菜、及各种预制(牛排、生鱼片、肉丸子、炸虾、肉饼、汉堡包、比萨饼、蛋制品、汤料等)的冷冻中。英国1981年液氮速冻占冷冻的10%,用液氮量超过100kt。西欧液氮产量的1/3用于速冻和冷藏运输。
构成原理
C原子以sp杂化轨道形成δ键。分子形状为直线形。非极性分子。在CO₂分子中,碳原子采用sp杂化轨道与氧原子成键。C原子的两个sp杂化轨道分别与两个O原子生成两个σ键。C原子上两个未参加杂化的p轨道与sp杂化轨道成直角,并且从侧面同氧原子的p轨道分别肩并肩地发生重叠,生成两个∏三中心四电子的离域键。因此,缩短了碳—氧原子间地距离,使CO2中碳氧键具有一定程度的叁键特征。决定分子形状的是sp杂化轨道,CO₂为直线型分子式。二氧化碳密度较空气大,当二氧化碳少时对人体无危害,但其超过一定量时会影响人(其他生物也是)的呼吸,原因是血液中的碳酸浓度,酸性增强,并产生酸中毒。空气中二氧化碳的体积分数为1%时,感到气闷,头昏,心悸;4%-5%时感到眩晕。6%以上时使人神志不清、呼吸逐渐停止以致
空气中有微量的二氧化碳,约占0.039%。二氧化碳能溶于水中,形成碳酸,碳酸是一种弱酸。
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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