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干冰清洗机应用于除雾技术……  

摘要

采用固体干冰颗粒压缩空气射流的新型雾消散方法的研制设备,工艺优化及应用。干冰喷射除雾消散快速,高效,环保且可持续。对于上述过程,我们使用干燥的冰粒,温度为-78.5°C,几乎以声速作为爆破介质。我们的机器包括压缩机,空气处理系统,干冰喷射机和特殊喷嘴。结果将显示射流范围的优化以及射流中的干冰粒速度和直径。我们将报告使用微物理方法研究雾处理技术以及使用高速和热探测器相机进行视频记录的实验。除雾消散系统可以是固定的并且可移动地安装在不同的车辆上。与使用液体气体,化学品,热和机械接种方法的传统技术相比,新方法显示出许多优点。我们认为,我们的方法可能是雾处理百年历史中的第一个,可以有效地应用于解决道路和空中交通,体育赛事,露天建筑和生产场所以及军事和边境检查中的问题。 

 干冰清洗模具.jpg

引言

在上个世纪,人们开发并测试了许多不同的雾消散技术。几乎所有这些都非常慢,效率低,需要高投资和运营成本,并且对环境如水,土壤和空气有相当大的影响。现有技术主要使用液体气体,化学品,热和机械播种方法。到目前为止,这些过程在机场或高速公路上都不具备工业重要性。雾中能见度降低会导致交通事故中的大量死亡和伤害以及昂贵的设备故障或延误。可以引用以下示例来评估经济后果:1997年,美国因雾化造成的事故造成10多人伤亡。 103人受伤。仅在1997年,这些事故的总成本就达到了170万美元。在1990年和1991年,在美国限制通道的高速公路上发生了4次由雾引起的事故。这些事故涉及240多辆汽车。伤亡人数为21人,受伤人数为80人。在1981年至1989年期间,出现雾的事故导致所有美国高速公路上的死亡人数超过6000人。在德国,1999年有大约24人死于交通事故,而255人受重伤,500人受轻伤。生命,残疾,事故或健康保险的经济成本每年达数百万欧元。德国法兰克福机场是欧洲最大的机场之一,占应用程序的雾霾成本。每小时250,000美元。

通过干冰喷射应用创新的工艺雾消散,客户具有以下优势: 小心处理自然资源,减少交通中的废气,技术和环境的安全性更高,通过免除延误,设备故障,事故,伤害或人员伤亡来减少成本。 更好的计划和计算安全性。


 

干冰爆破引起的烟雾消耗

 

干冰喷射引起的雾消散是基于碰撞成核的机理。 固体干冰颗粒被喷射到雾中并通过称为动态冲击的机制收集几个雾滴。 过了一会儿,雾就消失了。 干冰粒收集一些液滴,砾岩冻结或保持大的超冷却液滴。 另外,局部冷却导致冷凝生长。 喷射脉冲导致湍流增加,这导致消除了由干冰颗粒影响的区域旁边的相邻空气体积元件中的雾。

 这项技术的移动应用程序消除了的走廊中的雾。 300米 由于雾的消散速度非常快且有效,因此可以在很短的时间内清除较长的距离,例如跑道或高速公路的一部分。

新工艺的优点如下:

由于干冰粒的升华,生态友好,

  • 过程快(不到3分钟)且可持续,

  • 范围

  • 既可以移动也可以固定方式使用

  • 运营成本低。

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在通过干冰喷射消散雾的过程中,固体干冰粒被吹入雾中。 干冰是固体二氧化碳。 

干冰粒的化学和物理性质是:

  • 化学成分:99.95%CO2,0.05%H2O和NH3, 

  • 聚合状态:固体,

  • 温度:-78.5°C,

  • 硬度:2  -  3Mohs,

  • 密度:1,000 kg /m3和

  • 粉末密度:820 kg /m3。

 

干冰粒是在大型天然气公司生产的。 全球的生产和分销网络已经存在。 使用过的二氧化碳是来自废气的废物或再循环产物,例如废物。 来自氨合成或来自氢的生产。

干冰粒是用造粒机制造的(图1)。 储存在温度为-20℃,压力为12至20巴的罐中的液态二氧化碳通过管道输送到造粒机中。 液态二氧化碳在热交换器中预冷却,然后在活塞室中降至1巴的压力。 除了用于在热交换器中冷却的气态二氧化碳之外,还形成温度为-78.5℃的固态CO 2(干冰雪)。 将干冰雪压过基质直至产生干冰粒。

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图1:干冰粒的生产过程

 1999年5月,在柏林技术大学机床和工厂管理研究所进行了关于干冰喷雾消散的第一次调查。使用了充满雾的封闭立方测量室。 这些室的容积为1立方米,立式玻璃管(长度:2米,直径:400毫米),体积为0.25立方米。 雾是用医疗设备生产的。 为了雾消散,插入直径为100至200μm的干冰颗粒和长度为5mm且直径为3mm的干冰颗粒。 从测量室的顶部插入定量的干冰颗粒和颗粒。 研究了喷射空气的吹入以及插入。 雾只在几秒钟内消散。

1999年11月在中国大陆进行的大规模技术调查中验证了该过程的速度和效率。 这些测量的结果是大多数技术数据(干冰颗粒的范围,直径和速度)以及关于不同安装部件的最佳选择的规范。

另一项运动将于2001年3月/ 4月在哈茨山脉(德国)举行。 在此活动期间,将研究风速和温度对雾消散技术的影响。


过程优化

在离开喷嘴之后,使用高速视频系统来观察和优化具有干冰粒的射流。 高速视频系统是Redlake的Motionscope PCI。 它由数字高速摄像机,PC,录像机和特殊评估软件组成。 喷射器由4个冷光灯配件照射,总发光强度为1000万勒克斯。 曝光时间为每秒8,000帧,曝光时间为1 / 80,000秒,每次设置的总记录时间为1秒。

 技术研究的目的是开发一个流动模型来确定流动类型,射流范围,射流直径和射流的湍流,以及优化干冰粒的直径和速度。

 开发的流动模型(图3)显示了喷射速度和流动气体(空气+ CO2)和干冰颗粒的质量流量的传播。 随着喷射长度的增加,干冰颗粒的升华导致干冰颗粒质量流量减少。 相反,干冰颗粒速度不会像气体速度那样迅速降低,这是由于干冰颗粒的质量惯性矩引起的。

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图3:干冰喷射的流动模型

 

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图4:喷射中的干冰粒径

数字测量系统用于分析视频记录,确定干冰颗粒的直径,每个时间单位的某些颗粒尺寸的数量以及干冰颗粒的速度。

图4表示粒径范围的频率比。 据此,45%的干冰粒显示出粒径小于0.1mm,35%在0.1和0.5mm之间,17%在0.5和1.0mm之间,3%高于1.5mm。 模具粒度不是喷射压力的函数。

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图5:喷射中的干冰粒速度

图5显示了实验确定的干冰粒速度与射流压力的函数关系,以及流动模型的回归分析结果。 随着喷射压力的增加,颗粒速度几乎呈线性增加,而随着干冰质量流量的增加,颗粒速度逐渐增加。 在11巴的喷射压力下,平均干冰粒速度为280米/秒。

在未来的发展过程中,将构建和制造新的高性能喷嘴。 使用这些喷嘴,可以达到超过声速的气体和干冰颗粒速度。 雾中干冰颗粒的范围将增加,从而可以加速干冰喷射的雾消散过程,因此其效率将显着提高。


结论

TOOICE提出了一种通过干冰喷射消散雾的创新方法。 讨论了经济框架,工艺基础,工业应用装置的建造和技术调查。 过程优化的重要结果包括干冰射流的流动模型以及设定参数与干冰颗粒直径和射流速度之间的相关性的描述。

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 干冰喷射雾消散相关应用领域


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