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乾冰
鎖定
乾冰生產方法
液態二氧化碳從液態二氧化碳儲槽內引出,噴射入乾冰機壓冰室腔室內。經過噴嘴的節流產生大量氣體二氧化碳和雪花狀乾冰固體。當固體乾冰堆積達到一定數量之後,液壓系統啓動,活塞將雪花狀乾冰壓實成乾冰塊,並將其從模頭端擠出。這時乾冰機末端的旋轉刀片啓動,將長條狀乾冰柱體打碎成所需長度的乾冰顆粒。
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乾冰使用及儲存注意事項
1.不能與液體混裝;
2.不能儲存於密閉容器中;不能在密閉空間中使用乾冰,否則可能引起窒息、爆炸;
3.冰不能與皮膚直接接觸,否則易引發凍傷。
乾冰應用場景
乾冰人工降雨
1946年,美國人Schaefer和Vonnegut發現乾冰和碘化銀可作為高效的冷雲催化劑,1947年4月開始進行飛機在雲中播撒乾冰的試驗
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。此後,乾冰被越來越多地應用在人工降雨領域。乾冰人工降雨的原理是通過將乾冰裝入炮筒中打至指定區域,乾冰撒入空中迅速昇華,吸收大量熱量,使空氣中的水蒸氣液化凝聚,形成雨滴落下。
乾冰清洗行業
乾冰清洗主要有以下三種原理:
“能量轉移”:乾冰高速撞擊到被清洗表面,撞擊動能散逸,乾冰粒與清洗表面發生極其快速的熱轉移,二氧化碳瞬間昇華,污垢驟冷收縮、脆化而被衝下。
“低温龜裂”:不同熱膨脹係數的兩種不同材料,它們之間的温差會破壞兩種材料間的結合。乾冰粒(-78.5℃)衝擊處理物表面,使污垢冷凍至脆化及爆裂,產生“龜裂”,影響粘附污垢的機械性能,使污垢脱落。
“微爆炸”:乾冰粒鑽進污垢裂縫後,在幾千分之一秒內昇華,其體積瞬間膨脹600~800倍,將污垢剝離物件表面。
乾冰清洗設備一般可分為兩個部分:
① 乾冰粒制機。將液態CO2製作成一定規格的乾冰顆粒,這些顆粒通常是直徑為3 mm,長度為2.5 mm- 10 mm的高密度乾冰顆粒。
② 乾冰高壓清洗機。該設備一般需要4.0 bar以上、3 m3/min以上的潔淨壓縮空氣氣源。裝入清洗機內的高密度乾冰顆粒在壓縮空氣的驅動下,隨着壓縮空氣,經由特殊設計的噴槍系統混合、加速,噴射到被清洗物體表面。
乾冰被廣泛用於清理例如金屬
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、模具
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、生產設備
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、古代文物
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等各類表面污漬。其清洗過程無需降温和拆卸模具,避免了化學清洗法對模具的腐蝕和損害、機械清洗法對模具的機械損傷及劃傷,以及反覆裝卸導致模具精度下降等缺點。以下給出一些實例:
① 石油化工:乾冰清洗技術可用於石油化工過程中主風機、氣壓機、煙機、汽輪機、鼓風機等設備的鏽蝕灰塵清洗(不需拆下槳葉,省去重新調校槳葉的動平衡步驟);各式加熱爐、反應器等結焦結炭的清除;清洗換熱器上的聚氯乙烯樹脂;清除壓縮機、儲罐、鍋爐、反應釜、冷凝器,複雜機體等設備的油污鏽跡以及灰塵;
② 電力系統:可直接對室內外變壓器、絕緣器、配電櫃及電線、電纜進行帶電載負荷(37 kV以下)清洗;發電機、電動機、轉子、定子等部件無破損清洗;
③ 食品生產:乾冰清洗可以成功去除烤箱中烘烤的殘渣、膠狀物質和油污以及未烘烤前的生鮮製品混合物。有效清潔烤箱、混合攪拌設備、輸送帶、模製品、包裝設備、爐架、爐盤、容器、輥軸、冷凍機內壁、餅乾爐條等設備;
④ 汽車船舶行業:清洗汽車門皮、蓬頂、車廂、車底油污等無水漬殘留,不會引致水污染;汽車化油器清洗及汽車表面除漆;清除車船的引擎積碳(化學藥劑處理時間長,最少要用48小時以上,且藥劑對人體有害。乾冰清洗可以在10分鐘以內徹底解決積碳問題,即節省了時間又降低了成本,除垢率可達100%);清理船殼體、海水吸入閥、海水冷凝器和換熱器、機房、機械及電器設備等;
⑤ 航空航天領域:導彈、飛機噴漆和總裝的前置工序;複合模具、特殊飛行器的除漆;引擎積碳清洗;維修清洗(特別是起落架-輪倉區);飛機外殼的除漆;噴氣發動機轉換系統。可直接在機體工作,節省時間;
⑥ 印刷工業:乾冰清洗可去除各種油基、水基墨水和清漆,清理齒輪、導軌及噴嘴上的油污、積墨和染料,不僅能夠有效地確保印刷產品的質量,還能夠確保印刷設備不被磨損。
⑦ 文物清理:乾冰清洗技術可對文物標本表面上附着的泥土、可溶鹽、黴菌、沉積膜等污染物進行高效無損清洗。相對傳統的物理化學清洗方法,不僅提升了清潔效率和質量,對環境與工作人員健康也更友好。
乾冰冷鏈運輸
① 血漿、疫苗等特殊藥品的低温運輸;
② 電子低温材料,精密元器件的長短途運輸;
③ 高檔牛羊肉、海鮮等高檔食品的保鮮運輸。
乾冰裝飾特效
乾冰被廣泛用於舞台、劇場、影視、婚慶、慶典、晚會等製作雲海效果,以及餐桌菜品擺盤的煙霧效果。
- 參考資料
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- 1. 武漢大學,吉林大學等校編;曹錫章,宋天佑,王杏喬修訂.無機化學(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2011.
- 2. 晶體學入門(一)乾冰是簡單立方還是面心立方? .科學網
- 3. 李晨泓,魏然,王盈.乾冰安全生產[J].科技資訊,2020,18(08):40-41.
- 4. “乾冰”是誰發明出來的,什麼時間怎麼發明的 .新浪網
- 5. 李燁,張東,王萍等.乾冰噴射去除帶有油漆塗層金屬表面污染實驗[J].核技術,2012,35(07):557-560.
- 6. 王超羣.激光和乾冰清洗輪胎模具技術與應用[J].輪胎工業,2018,38(10):579-582.
- 7. 唐純.有機熱載體加熱爐(熱媒爐)的乾冰清洗[J].聚酯工業,2004(04):64-65.
- 8. 臨夏州博物館"乾冰清洗技術對陶器文物清洗的探索"課題組,杜馬玉.乾冰清洗