在1930年代早期,固相二氧化碳(制造有限公司 2 )成为可能。在这段时间里,创建“干冰”只不过是一个实验室的实验。作为制作干冰的过程变得容易,申请这个创新的物质了。第一次使用是在制冷,干冰仍广泛应用于食品行业包装和保护易腐食品。
1945年美国海军试验干冰的故事作为各种脱脂的爆炸媒体的应用程序。1972年11月,埃德温·赖斯收到专利申请他的“方法去除不需要的部分文章的喷洒高速干冰颗粒。”同样,1977年8月,卡尔文方收到了专利“喷砂的颗粒材料升华的能力。”
干冰挤出机和干冰爆破机进入工业市场在1980年代末。当时,爆破机身体都大,昂贵和操作所需要的高气压(压力大于200 psi或13.8条)。的有限公司 2 /干冰爆破技术先进,干冰爆破机器的尺寸和成本下降。今天,最新的喷嘴技术使爆破有效车间气源压力(80 psi或5.5条)。
干冰是什么?
干冰是固体形式的有限公司 2 是一种无色,无味,没有气味的气体在大气中自然存在。虽然它存在于相对少量(大约0.03%),这是一个最重要的气体存在。低温-109°F (-78°C),干冰有一个固有的热能可以挖掘。在大气压力,干冰升华物直接蒸汽不通过液相。这种独特的性质意味着爆炸媒体简单地消失了,只留下最初的污染物处理。此外,使用干冰允许喷抛清理水敏地区进行。
二氧化碳的年级中使用干冰爆破是一样的,用于食品和饮料行业,特别是通过美国食品和药物管理局(FDA),美国环境保护署(EPA)和美国农业部(USDA)。二氧化碳是一种无毒、液化气体,既便宜又容易储存在网站工作。同样重要的是它不导电、不易燃的大自然。
有限公司 2 是一种自然的副产品几个发酵和石油化工炼油等工业生产过程。的有限公司 2 上述生产流程捕获和存储没有损失,直到需要。当有限公司 2 返回到大气层在爆破过程中,没有新的公司 2 生产。相反,只有原来的公司 2 副产品。
表1列出的物理特性和转换因素有限公司 2 在它的各种形态。
媒体制造
在干冰爆破,几种方法用于生产爆破的媒体。技术之一是刮胡子干冰颗粒从固体有限公司 2 在爆破机(干冰)块。这种方法通常会产生sugar-crystal-sized干冰颗粒,必须使用快速由于迅速升华(由于颗粒的高表面area-to-volume比率)。另一种技术是制造困难的干冰颗粒制粒机,然后立即爆炸球或将球存储在一个绝缘容器,直到他们是必要的。这些干冰颗粒一般是0.08到0.12。(直径0.2 - 0.3厘米),0.1到0.4。(0.25 - 1厘米)长。
球状的干冰制造由加压液体闪烁有限公司 2 雪雪,然后压缩成固体的形式。雪直接nuggetized成丸(机械压缩)或挤压成固体颗粒通过死在液压形式。后者过程允许更有效转换从液相到固相。一般来说,需要有干冰颗粒压实减少气体有限公司的圈套 2 和/或空气,影响产品质量。
如表1所示,收益率达到当闪光液态二氧化碳到液体的温度升高,雪有限公司 2 减少,所以重要的是pre-chill传入的液体有限公司 2 通过与即将离任的热交换器有限公司 2 蒸汽。
数家制造商制作干冰挤出机,这可能有利于公司现场颗粒高的需求。这种安排所需设施通常包括冷藏液体有限公司 2 坦克,制粒机和液体有限公司 2 行到设备。
一些制造商把干冰制粒机/爆炸机相结合,生产干冰然后爆炸在一个操作。这种类型的安排所需的设施包括一个空气压缩机(通常在250 scfm 120 psi / 8.3条7.1立方米/分钟,或在250年350 psi scfm / 24.1条7.1立方米/分钟),液体有限公司 2 坦克、制粒机/爆炸机、压缩空气软管和液体有限公司 2 行到设备、防爆软管从机器到爆破作业,和适当的喷嘴为应用程序(s)。该设备最适合大批量、连续干冰爆破应用程序的成本节约生产球团矿现场证明系统的资本支出。
图1所示。热冲击产生微观裂纹的表面涂层。
干冰爆破是如何工作的呢?
干冰爆破类似于喷砂,塑料珠爆破或苏打水爆破,在压缩空气流媒体加速(或其他惰性气体)影响表面清洗或准备。用干冰爆破,媒体是固体有限公司 2 粒子。的一个独特方面使用干冰颗粒作为爆炸媒体是粒子升华(蒸发)与表面上的影响。合并后的冲击能量耗散和极快速的干冰颗粒之间的传热和固体的表面使瞬时升华有限公司 2 /干冰变成气体。气体然后扩大到近800倍的体积干冰颗粒在几毫秒的实际上是一个“micro-explosion”的影响。因为固体的有限公司 2 蒸发,干冰爆破过程不产生任何二次浪费。剩下的工作是收集污染物被移除。与其他媒体,动能与干冰爆破质量密度的函数和粒子速度的影响。自公司 2 /干冰颗粒硬度相对较低,过程依赖于高粒子速度来达到需要的冲击能量。高粒子速度是超音速推进剂的结果或气流速度。
与其他爆炸媒体有限公司 2 /干冰颗粒有很低的温度为-109°F (-78.3°C)。这天生的低温给干冰爆破过程独特的热诱导机制,影响涂层或表面污染在或多或少,这取决于涂料的类型。因为之间的温差干冰颗粒和表面接受治疗,这一现象被称为“水力压裂”或会发生热冲击。材料的温度降低,材料脆化,使粒子分解涂层的影响(见图1和图2)。
图2。有限公司2气体膨胀和颗粒动力学效果打破和消除涂料粒子。
通常,公司检查干冰爆破过程中关心的热冲击会影响母材。研究表明,温度下降发生在表面,所以没有机会热应力发生在基体金属。
为了说明这一原则,一个实验进行热电偶被嵌入到一个钢底物在不同深度(冲洗表面2毫米深)。一个公司 2 /干冰爆破飞机不断席卷试样30秒(这个过程相对较长停留时间),和热电偶记录不同深度的温度变化。表面贴装热电偶显示每次爆炸射流温度下降直接传递在(50°C在大约5秒)。相比之下,热电偶嵌入在不同深度基质记录温度下降缓慢渐进的整体测试板温度下降。热电偶2毫米深只下降了10°C后30秒。这个实验证明了热冲击只发生在表面涂层或污染物连着衬底,在衬底没有不利影响。 1
即使在高速度的影响和直接的“正面”影响角度,坚实的动力效应有限公司 2 /干冰颗粒最小相比其他媒体(砂,砂,PMB,等等)。这是由于硬度的相对缺乏的干冰颗粒和气体几乎瞬时相位变化的影响,而有效地提供了一个几乎不存在回弹系数方程的影响。因为干冰爆破是敏依赖于热影响上面所讨论的,这个过程可能是应用广泛的材料没有损坏。188金宝搏bet官网软金属,如铜和铝包层可以干冰爆破清除涂料或污染不创建表面应力(震性),点蚀或粗糙。
爆炸机类型
干冰爆破机的特点是他们的方法运输丸喷嘴。两个一般类双软管和管体系统。在这两种类型的系统,爆炸软管的正确选择是很重要的,因为涉及到的低温和需要保持粒子完整干冰颗粒通过软管。双软管系统,干冰颗粒和计量的各种机械装置的进气端软管和绘制通过软管喷嘴通过真空由ejector-type喷嘴。在喷嘴内部,压缩空气流(由第二软管)是通过一个主喷嘴和扩展高速喷射在混合管。当流区域是正确的,这种类型的喷嘴产生的真空腔周围主喷射,因此可以得出粒子通过软管和冰混合管,他们加速携入的空气的喷射混合/干冰颗粒混合物。这种类型的喷嘴的排气马赫数,一般来说,稍微超音速。这种类型的系统的优点是相对简单和更低的材料成本,以及一个整体紧凑的供料系统。一个主要缺点是相关的喷嘴技术一般不适应范围广泛的条件(即。腔,急转弯,thin-wide爆炸范围,等等)。同时,侵略水平和带双软管系统速度小于与管体爆炸的机器。
在管体系统中,粒子被送入压缩空气气闸线的几种类型的机制。往复式和旋转式宇航服都是用于工业。颗粒流和压缩空气然后直接输入一个软管,紧随其后的是一个喷嘴,空气和颗粒加速高速度。这种类型的喷嘴的排气马赫数一般在1.7到3.0范围内,根据设计和爆炸压力。这种类型的系统的优点是喷嘴广泛适应性和最高可用爆炸攻击的水平。缺点包括材料成本较高,由于复杂的气闸机制。
干冰爆破机可以进一步区分为干冰块剃须刀或干冰颗粒爆破工。
块剃须刀。 块剃须刀机器采取标准60磅(27.3千克)干冰块并使用旋转刀片刮一层薄薄的冰了。这种薄片的干冰粉碎了下自己的体重成糖粒大小的干冰颗粒。这些粒子然后落入漏斗托收。双软管输送系统用于转移漏斗的底部的颗粒表面清洁。这些粒子结合的低质量低效率的双软管系统限制了块剃须刀轻型清洗。因为刨冰机交付干冰粒子爆炸与高通量密度(大量的粒子的正方形区域的表面每秒),他们是有效的瘦,中等硬涂层,如风干油性漆。冰刨的缺点是干冰颗粒的大小和通量密度,以及它的速度,是固定的。
颗粒爆破工。 颗粒爆破机的料斗满pre-manufactured有限公司 2 /干冰颗粒。料斗采用机械搅拌将小球料斗的底部和供料系统。如前所述,颗粒通过模挤压板承受着巨大的压力。这个设计创造了一个非常密集的颗粒最大的冲击能量。颗粒可在几个大小,从0.04到0.12。(直径0.1 - 0.3厘米)。管体输送系统,最后的颗粒大小和爆炸通量密度退出喷嘴的类型是由爆炸软管(软管直径和内墙粗糙度)和喷嘴使用。由于其设计、管体干冰颗粒爆破单位有能力“拨入”正确的爆炸类型所需的广泛的个人涂层或污染物去除的要求。
例如,软涂料,如橡胶、硅胶、泡沫和蜡和发布代理需要大干冰颗粒低通量密度最大剥离速率和效率。这些涂料需要最大的热能(即。、干冰颗粒大质量)和大颗粒之间的间距(即。、低通量密度)最优的清洗性能。相比之下,硬涂层,如油漆、清漆、碳积累,等等,需要一个更小的粒度与高通量密度和粒子速度很高。
干冰爆破机分类的另一种方法是推进机构,通常all-pneumatic或电动气动。
All-pneumatic机器有一个气动干冰颗粒饲料和控制机制。这可能包括空气汽车的使用。这种机器的优点是压缩空气在爆炸地点的可用性,尤其是在户外。一个缺点是,机器的操作可能是由于水分容易受到破坏或污染的压缩空气供应。此外,这些机器更容易冻结制成品,更适合轻型清洗应用程序。同样,如果这台机器是由一个空气马达,它将有一个连续排气油空气。同样的航空发动机很容易被水淹了如果空气系统没有充分干燥。
电动气动机器真正环保的,因为他们没有油排放废气和他们更宽容的空气中水分和污染物的供应。电动气动机器很少冻结,这使得它们适合自动化线应用不间断的干冰爆破是必需的。同时,这些机器提供脉冲免费爆破制服清洁和高效使用干冰。然而,略有不便因素与供应电力和压缩空气爆炸机在每个位置。
最具挑战性的一个与一个all-pneumatic或者电动气动喷砂机相关技术的成就是光滑、连续的颗粒饲料。干冰的一个令人惊讶的属性是不光滑或湿滑的像水冰,也不是行驶流畅像沙子或玻璃珠。相反,它有点耐流。因此,干冰爆破机器往往有不同的搅拌器,钻孔机和其他设备的料斗改善颗粒流。一般来说,贫穷的质量干冰——例如,如果它包含水冰积聚或大比例的有限公司 2 “罚款”或雪——其流将通过系统更加困难。干冰的额外属性是它非常冷,将周围空气中的湿气,弗罗斯特的形式。因此,机器必须容忍反复冻融循环和相关的水分将随着时间的积累。
一般来说,一个高质量的区别干冰爆破机和一个平庸的一个位于单位的能力做一个快速的清洁工作,成本效益和光滑的可靠性和连续干冰颗粒流在现实条件下。
喷嘴技术
喷嘴是干冰颗粒加速到最高速度可以创建一个有效的干冰爆破流。测试比较双软管喷射器喷嘴管缩放超音速喷嘴操作在同样的电导率过渡(即。、风量、压力、温度、CO 2 粒子质量等)表现出更高的效率能力管体类型喷嘴。这个差异能力直接相关双软管喷口的整体提供能源使用不仅加速有限公司 2 /干冰颗粒,但也创造真空拉二次颗粒流经二级软管。更多的能量是排水混合低速与高速粒子喷流为了加速通过双软管喷嘴干冰颗粒。简单来说,净合成能量用于颗粒加速度双软管系统本质上是较低的,因为可用的能源就是失去结合有限公司 2 /干冰颗粒流与喷气流。因为干冰颗粒的大小会影响清洁性能,干冰爆破系统应该灵活地“拨号”正确的粒度。这可以在几个不同的方式完成的。首先,干冰颗粒的大小产生的制粒机可能是不同的。一旦颗粒在干冰爆破机的料斗,颗粒的大小达到表面清洁可以改变在几个方面。的直径和类型使用橡胶管将保持颗粒完整或分解成更小的粒子。同时,喷嘴可能故意mis-expanded生产部分喷嘴内的破坏性的冲击。可单独或一起使用这两种技术来优化干冰颗粒大小,爆炸气流速度,通量密度的清洁工作。
当沙子或任何类似的媒体与一个非常小的直径是用于爆破、喷嘴喉部非常大的大小相比爆炸媒体。然而在干冰爆破,喷嘴喉部可能只是比干冰粒子被加速。
表2显示一个圆形喷嘴喉部的近似大小四个不同层次的爆炸压力的恒定气流200 scfm / 5.7 m3 / min,典型的流量可用于爆破操作。在更高的压力,干冰颗粒大小需要对应的小喉咙的大小。高压爆炸流被描述为高速小颗粒具有高通量密度。再一次,这个粒子爆炸概要文件是最适合去除困难漆等涂料。表2还显示了一个更大的喷嘴喉部直径相应的低压操作。如上所述,大颗粒影响地表通量密度较低是理想的清洁柔软的涂料。
干冰爆破喷嘴往往是长期的结果要求加速粒子尽可能高的速度。因此,一个很长的喷嘴小喉咙通常具有较高的scrubbing-surface面积单位的气流。这种效应解释了更高效率的低压干冰喷嘴相比,高压喷嘴。最小费用干冰爆破系统用于工业设计点在80 psi / 5.5酒吧,一个典型的植物空气系统的压力。
干冰爆破技术的好处
与其他清洗方法相比,干冰爆破完成行业提供了大量的好处。这些包括:- 降低成本。干冰颗粒的自然升华消除收集的清洁剂处理的成本。容器和收集相关成本水/喷砂处理程序也会消除。此外,由于公司2/干冰爆破系统提供在线维护生产设备的功能(在线清洗),耗时和昂贵的detooling程序保持在最少。不再需要专门的清洗周期;相反,可以采用预防性维修计划,允许设备清洁生产时期。因此,吞吐量增加没有增加劳动和生产设备。
- 延长设备的使用寿命。与砂、胡桃壳、塑料珠子和其他喷丸媒体,干冰颗粒研磨性。与干冰清洗不会穿工装,纹理表面,开放的公差,或者损坏轴承或机械。
- 最小化基质损害。与蒸汽或水爆破,二氧化碳/干冰爆破是一个干燥的过程不会破坏电线、控制或开关。同样,任何可能的铁锈形成清洁后用干冰爆破可能远低于蒸汽或水爆破。
- 环境安全。二氧化碳是一种无毒的元素满足EPA,食品及药物管理局和美国农业部行业指导方针。通过用CO取代有毒的化学过程2/干冰爆破系统,员工和企业责任源于使用危险的化学清洗剂可以明显减少或完全消除。自公司2气体比空气重(有限公司2气体取代氧气),必须注意如果爆破在封闭区域或在坑里。
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