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干冰清洗时的颗粒冲击

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干冰清洗时的颗粒冲击

发布日期:2019-03-19 作者: 点击:

干冰清洗时的颗粒冲击……  

干冰喷射范围


干冰喷射可以去除亚微米级的颗粒; 但是,去除它们的时间比2.92-μm颗粒污染物的时间长。在局部压力2,6和10kPa下除去0.75-μm颗粒所需时间的中值分别为9.2,7.5和6.1s。中位时间的去除是评估干冰清洁的重要因素。为了阐明时间依赖性,必须讨论干冰射流的状态以及污染物的状况。由于干冰射流的状态根据温度而变化,因此必须确定温度的时间依赖性。


干冰喷射的温度

CO 2在室温条件下以气体形式存在; 然而,当液态CO 2膨胀到大气压时,射流的温度降低并且产生干冰颗粒。因此,射流中干冰颗粒的状态与温度和压力密切相关。温度从室温降至约-70℃。在该实验中,存在两个温度降低阶段。类似的趋势,据报在我们以前的研究在第二次降温后,在射流中产生许多附聚的干冰颗粒。由于这些实验是在相当低的质量流速下进行的,因此可以清楚地观察到温度降低。在较高的局部压力下,由于大量的液态CO 2,温度迅速降低膨胀导致射流的有效冷却。因此,在较高的局部压力下更快地产生干冰颗粒; 干冰颗粒与污染物的碰撞将提高去除效率。另外,污染物和表面之间的粘合力可能受温度的影响。如果水分子在室温下在接触点处积聚并形成液桥,则除了范德瓦尔斯力之外,污染物还经历液体桥接力。当通过干冰喷射充分降低温度时,水将冻结,并且液体桥力将变为固体与冰之间的相互作用力。这种现象也会影响去除效率。


颗粒去除率

通过使颗粒去除效率相对于时间微分来获得归一化颗粒去除速率。去除效率一半时去除2.92和0.75-μm颗粒污染物的速率。去除率随着局部压力的增加而增加。这是射流强度增加的自然结果。

干冰.jpg

干冰喷射对撞击效应的可视化

干冰颗粒的冲击效应决定了去除效率。因此,有意义的是直接观察冲击对表面清洁的影响。为了使表面清洁可视化,通过喷雾和干燥溶液将黑色树脂膜涂覆在测试板上; 然后,进行表面清洁实验。入射角为π / 4弧度,从管尖到板的距离在轴向上为20mm。为了除去黑色树脂薄膜,需要更高的流速; 因此,使用具有4mm内径的窄ABS管。尽管空气喷射器不能除去树脂薄膜,但干冰喷射完成了去除。观察点沿着流动方向距离冲击点约1mm。由于干冰喷射使树脂薄膜冷却,薄膜中发生脆性断裂。通过干冰颗粒的冲击将树脂膜破碎成小碎片,并从板上除去每个碎片。随着流速越高,流体温度迅速下降; 因此,干冰颗粒在短时间内耗尽。在该实验中,管中的流速大至130ms -1 ; 结果,薄膜碎片在3.9秒时开始被除去,并在0.2秒后完全除去。这些去除现象发生的时间早于亚微米级颗粒。


结论

通过干冰喷射去除颗粒污染物。在该实验中,进行了去除过程的原位观察,并获得了颗粒去除效率的时间过程。为了解释去除过程,测量了干冰射流的温度,并基于计算和实验结果讨论了去除污染物的机理。此外,进行了通过干冰喷射进行表面清洁的可视化。结论如下:


有效的表面清洁区域和颗粒去除效率取决于干冰射流的强度,其通过表面上的局部压力来评估。要去除亚微米级污染物,需要高局部压力。使用空气喷射,即使在较高的局部压力下也难以去除小的污染物。这意味着通过干冰喷射去除颗粒的有效性归因于干冰颗粒与污染物的碰撞。


干冰喷射的颗粒去除效率随着经过的时间而增加,而喷射流的温度随着经过的时间而减少。通过连接这些结果,在约-10℃下除去微米尺寸的颗粒,并且在约-70℃下除去亚微米尺寸的颗粒,而不管局部压力如何。因此,颗粒去除效率与射流的温度密切相关。由于在-70℃下形成大量附聚的干冰颗粒,因此通过附聚的干冰颗粒的碰撞除去亚微米尺寸的颗粒。


通过使颗粒去除效率相对于时间微分而获得的颗粒去除率也可以通过干冰颗粒与污染物的碰撞来解释。此外,基于力矩平衡模型的理论计算表明,冲击效应主导了颗粒去除。


通过去除覆盖表面的树脂膜,可以目视观察干冰喷射的冲击效果。树脂薄膜破碎成小碎片然后取出。


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关键词:干冰清洗,呼市干冰,呼和浩特干冰

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