固体干冰喷射（二氧化碳净化）中的热力和机械去除机理研究-行业动态
* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020/06/20 0:35:49 * 浏览: 40
摘要清洁技术是生产技术以及服务和回收中的重要因素。固态二氧化碳的喷涂（干冰清洗机清洁）通常基于压缩空气，这是一种灵活但耗能大的加速方法。为了通过旋转喷砂提高机械加速度，已经分别研究了机械和热去除的主要机理。基于开发的方法，可以独立于目标类型来表征这两种机制。提出的结果显示了一种有前途的方法来确定机械去除机制的冲击力的大小。显然，它主要取决于爆破压力，这是主要的影响因素之一。清洁应用-基材和残留物的粘合-对热应力和机械冲击表现出不同的抵抗力。因此，必须定义一个与应用程序无关的总体基准，以便比较喷砂技术和产生的喷砂效率。在表面技术的背景下，金属加工机的清洁和维护非常重要。清洁是从以前的过程中去除残留的润滑剂，过程流体和残留的材料。通常通过水性或有机冲洗介质完全去除冷却润滑剂残留物和碎屑。为了将污染物转移到清洁介质中以及随后的润滑剂再生以及润滑过程本身，例如，为了加热或产生真空，需要大量的能量。清洁过程可能成为特定制造链的重要组成部分：例如，在具有代表性的汽车零部件制造链中，纯化过程最多会产生25％的生产时间和生产成本。随着不同清洁任务的要求不断变化，清洁技术的设计和应用的灵活性非常重要。清洁应用证实了干冰喷射（DIB）在详细实验中适用于清洁和预处理。在通过干冰喷射进行的选择性清洁领域中，已经研究了多种应用：例如，清洁机制的组合，噪声排放的减少，通过混合组合的材料去除率的提高以及替代的加速概念。节能。基于干冰的清洁技术可以帮助避免因载流电厂的安装而导致的停机时间。对于木材加工工具的在线清洁，使用固体二氧化碳（CO2）进行喷砂处理可提供面向任务的选择性清洁技术。该过程的前提是压缩空气驱动的干冰喷射的清洁集成，可以将噪声水平显着降低至120dB（A）。因此，研究了关于各种噪声发生的降噪方法以开发降噪喷嘴。作为压缩空气驱动过程的一种节能替代方案，干冰颗粒的机械加速度通过离心式喷砂设备进行检查。已经对固体二氧化碳干冰喷射进行了深入研究[9]。固体二氧化碳（CO2）是一种单向喷射介质。由于升华，喷雾介质的其他固体残留物将不会留在除去的污染物旁边。 CO2具有化学惰性。在固态下，干冰颗粒的硬度与石膏相当，在环境压力下的温度为-78.5°C。最近对硬度的研究导致莫氏硬度为1.5。用作爆炸介质的二氧化碳不会导致全球变暖，因为二氧化碳可能是化学工业的副产品，也可能来自自然资源。无论如何，如果将其用作或不用作爆炸介质，二氧化碳仍将进入大气。必须区分两种固体二氧化碳喷射形式：二氧化碳雪喷射和干冰颗粒喷射。此外，加速方法，无论是通过压缩空气还是通过旋转的车轮进行机械注入，都会影响能源效率和爆破足迹。二氧化碳颗粒由二氧化碳-雪组成，被基质抑制。基质孔的直径和环境条件决定了二氧化碳的性质颗粒，所谓干冰。固体CO2喷射的清洁效果基于机械和热机制的结合，这些机制由喷射介质的升华来支持。尽管污染物是通过CO2颗粒（A）的撞击而机械去除的，但污染物与待清洁表面之间的界面处的张力是热机理（B）的结果。由于升华，表面被额外冷却，这增加了热机制。 1. CO2颗粒2：磨损涂层，残留物3：基本材料4：冲击方向5：热流6：界面为了确定特定清洁任务的主要去除机理，必须改变不同的机理。迄今为止，已经进行了各种研究，但是事实证明难以测量效果。由于干冰颗粒和喷砂二氧化碳颗粒的升华，传统方法无法测量其性能。但是，对于残留物去除和清洁过程，固体CO2的硬度，冲击力和冷却效果是很重要的。颗粒撞击工件（或任何传感器）的接触时间对于测量非常重要。除了对所谓的喷砂产生间接影响外，还测量了喷砂颗粒的速度并计算了动能。冲击力通过压电测力计测量。他区分静态和动态电源组件。 dib的动态力约为。用于特定参数设置的压缩空气喷射量的四倍。相反，dib的静态分量仅比压缩空气注入高10％。测得的冲击力与颗粒的影响具有更高的相关性：干冰喷射会导致150N和75N的压缩空气破裂。通过应用热电偶，记录了工件的冷却情况。由于压缩空气已被冷却（降低至约-70°C），因此加速了颗粒和工件的比热传导，因此在初始颗粒撞击之前已达到温度。通过高速相机（hsc）观察到了撞击。由于颗粒被完全压碎，他根据颗粒速度和近似尺寸计算出22μs的接触时间。此外，他认为可以通过影响观察到熔化。形成了较大的二氧化碳气瓶，并使用传统但冷却的设备测量了其性能。借助于测得的弹性模量，接触时间约为。计算1.5μs至50μs的弹性冲击。这些值仅取决于0.1毫米至3毫米之间的粒径。关于固体二氧化碳的硬度和流动限制，不太可能具有整体弹性效果。在塑性方法中，假设接触时间小于15μs至500μs。由于温度低于环境压力（CO2）下的气固平衡温度，因此证明了在冲击过程中颗粒会升华。压电式称重传感器无法测量由于升华膨胀引起的去除效果。先前的研究专门研究了干冰喷射对工件和工件材料的影响。二氧化碳颗粒本身很少受到关注。此外，文献还显示了一些相互矛盾的结果和关于去除效果及其对全部材料去除的贡献的假设。概述传统干冰喷射的空气注入会影响冲击力和工件温度的测量。尽管测量了作用力，但压缩空气对空气射流（以加速潜在的爆破介质）的作用尚不清楚。关于测得的冲击力，如果必须减去空气喷射力，则模棱两可：在空气喷射力的值或最小值处可能发生颗粒冲击。调查甚至显示出相反的结果。由于二氧化碳颗粒碰撞的接触时间短，因此必须使用高速照相机观察该过程。这需要足够的帧速率。 106s-1获得了对该过程的新见解。到目前为止，高速相机显然正在研究如上所述的短接触时间的可能性。对于任何传感器的结果，必须考虑撞击的接触时间。为了改善爆破工艺的影响对特定于应用程序的删除机制进行评级和重新组合，其效果必须变得可衡量。通过喷砂旋转的砂轮，将有助于提高非耐久喷砂介质（例如固体CO2）的机械加速度，从而显着提高能量效率。通过确定加速过程中干冰颗粒可以承受而不会中断的载荷，冲击力或向下力，可以大大减少早期升华的损失。因此，首先研究了基于压缩空气的撞锤的冲击力。该步骤是减少或量化空气射流的影响。关于物理量，必须提供足够的传感器。此外，必须将并行的高速相机观测数据与数据结合起来以获得其他信息。机械去除机理的研究垂直于工件的加工力受任何喷射介质中压缩空气的加速度所影响，这取决于空气喷射。此外，空气喷射器正在冷却喷砂点，从而影响任何传感器来测量主要的去除机理。因此，已经开发出一种分离装置，其显着降低了空气喷射的影响。上图显示了爆破力降低了60％。观测到的。这提供了检查传统喷涂工艺中颗粒的可能性。研究了由单颗粒注入装置加速的单颗粒冲击。没有讨论代表性的爆破工艺的偏差。下图显示了所选CO2颗粒的测得冲击力。冲击信号和空气喷射的背景信号之间的关系是近似的。 5：1。在分析获取的日期之前，需要参考传感器的信号。这适用于传感器的值和信号的频率。尽管冲击和空气注入仅产生正值，但传感器也会显示振荡并导致负值。与传感器本身的频率相比，空气喷射流的高频湍流，尤其是粒子撞击的短接触时间，被认为是原因。干冰喷射的单颗粒影响如图4所示（上图）。陶瓷球的标准冲击力如图4（下图）所示，仅供参考。结论开发的分离装置可以分别分析干冰颗粒的冲击力和空气喷射力。与以前的影响研究相比，5：1的比例更高。已经观察到高达约50N的单冲击固体CO 2颗粒信号。先前的研究表明，在更积极的爆破参数设置下，该值会更高，尤其是更高的爆破压力。通常，在相同的参数设置下，所有测试都会导致干冰射流的冲击力高于单个压缩空气射流。前景固体二氧化碳颗粒接触的持续时间高度相关。除了任何传感器的可能频率外，还必须满足数据记录器必需的高采样率。后者至少可以识别电击，尽管电击信号的值仍必须小心处理。它们必须通过传感器获得的其他过程数据进行验证，并且总采样率高于粒子撞击的接触时间。这是正在进行的工作的一部分。它设计用于使用高速摄像机进行同步观察。与标准陶瓷球撞击的接触持续时间相比，测量的二氧化碳颗粒撞击的接触持续时间将有助于使用撞击力信号的值。因此，冲击力的量化可以帮助建立粒子速度，冲击力及其造成的破坏之间的关系。此外，将对热效应进行系统分析。必须建立热传递的测量方法以及由此产生的冷却效果。有必要研究冲击力和冷却效果之间可能存在的相互关系，以便可以使用开头提到的分离和重组方法。分离装置的开发是与冲击力基础研究相同的博士学位论文的一部分。但是，该想法将单独执行以实现爆炸效果，而无需在爆炸焦点处有空气喷射。
上一条: 干冰清洗，用于注塑模具清洗
下一条: 用干冰颗粒清洁干冰
关闭返回