二氧化碳清洗（干冰清洗机）清洁机制

在热力学上，我们表明CO2通过孔口会导致干冰或雪的形成。 通过在喷嘴上选择鼻锥形出口，雪流以高速行进。 通过这种设置，二氧化碳雪清洁可以去除颗粒和有机物。 在二氧化碳雪清洁期间从表面去除有机物和颗粒残留物可以通过两种不同的机制来解释 - 一种用于去除颗粒，另一种用于去除有机污染物{1）。 颗粒去除的机制涉及与移动的高速气体相关的力和雪颗粒与表面污染之间的动量转移的组合。 去除有机污染物的机制要求在冲击期间存在液态二氧化碳相。

通常，高速流动的气体可以从表面除去较大的颗粒。移动的气体（被认为是流体）在表面颗粒群上施加空气动力学阻力，并且该力的大小与颗粒的面积（直径平方）成比例。如果阻力超过表面粘附力，则发生颗粒去除并且颗粒随着移动的气流被带走。表面附着力 - 范德华壁，毛细管凝结，偶极吸引力 - 随粒子直径而变化。空气动力学阻力可以去除较大的颗粒，但随着污染物直径减小，空气动力学阻力比表面粘合力下降得快得多。因此，随着污染物的直径减小，表面粘附力趋于占主导地位，并且流动的气体不能克服这些粘附力。这种交叉通常在微米和更大的范围内。通过向流动的气流中添加干冰颗粒，可以使用新的方法去除颗粒。其中表面上的颗粒受到撞击的干冰雪颗粒的影响。这种影响意味着雪和表面污染物之间的动量转移，这种动量的转移可以克服表面粘合力。一旦从表面释放出来，污染物很容易被高速气流带走。对于较小的表面微粒尺寸，颗粒去除效率不会降低，如在空气动力阻力的情况下。此外，只要CO 2雪的尺寸不比表面污染物小很多，通过动量转移去除表面污染的能力似乎与表面污染物尺寸无关。

有机残留物的去除依赖于不同的机制，涉及液相的存在。液态二氧化碳是碳氢化合物和其他非极性物质的优良溶剂。在短时间撞击期间，雪 - 表面界面处存在高应力，并且该压力可以容易地超过干冰粒子的屈服应力和三点压力。在这种情况下，干冰颗粒可以液化并在与表面接触时充当溶剂。污染物会被液相溶解并留在“液体 - 干冰颗粒”中。当颗粒开始从表面回弹时，界面压力降低，干冰颗粒重新凝固，带走污染物。正如Whitlock所指出的，这种表面液相可以解释为什么二氧化碳雪清洁是一种温和的清洁过程。液相的存在会将可被施加到被清洁表面的压力限制到液相压力。当雪开始在表面/干冰界面处液化时，持续屈服和塑性流动仅会增加接触区域的尺寸。尽管溶剂作用非常有效，但清洁过程未达到与SFCO2类似的去除效率。这些差异尚不清楚，但可能与溶剂CO2仅能攻击和吸收物理附着在表面上的物质并且不能去除化学键合到表面的物质的能力有关。另一种可能性是接触压力不超过临界点压力。