干冰清洗对金属、塑胶无损坏。
为了实现有效的金属清洁，干冰颗粒在超音速气流中喷射到轨头（图 1））。这些颗粒具有立竿见影的清洁效果，去除可能导致低粘附力的污染物，从而实现通过清洁前后擦拭评估的高度清洁的轨头。清洁通过三种不同的机制进行，如下所示。
表面冷却：干 冰粒的温度为-78°C，会使钢轨头上的任何表面污染物变脆，然后这些污染物会收缩或破裂，从而破坏它们与金属表面之间的粘合力。
动能：颗粒和空气的能量有助于去除污染物。如果表面冷却削弱了污染物与钢轨表面之间的粘合力，则通过冲击去除污染物的效果会增强。升华：当干冰 颗粒撞击表面时，它们从固态变为气态，相关体积增加约 800 倍。这会产生高速气流，穿透污染物和金属表面之间的界面，破坏粘合剂。
由于干冰从固体升华为 气体，处理过的表面保持干燥和清洁，没有清洁剂或喷砂材料的残留。由于该过程完全干燥且不导电，因此在其他方法不适合的情况下可以使用干冰。由于颗粒硬度较低，可以轻松调整操作参数，以避免冲击造成任何表面损坏。金属的低温暴露时间也是有限的，低温不太可能对金属造成损坏。文献中报道了钢和类似合金的低温处理，并且显示出对材料质量产生积极影响，尽管此类处理通常使用温度低得多的物质液氮进行（Manimaran 等人，2014年）。
谢菲尔德未发表的研究表明，在清洁所需的短时间内，由于钢轨的散热能力很大，钢轨头部温度在材料中几微米以下不会受到太大影响。通过 2.5 秒的干冰喷射，从放置在导轨内的热电偶获取的温度数据范围在 0 至 -12°C之间。RRV 以16公里/小时的速度进行处理，金属暴露在干冰喷射中约0.005 秒。因此，金属表面的冷却非常短暂，很可能不会超过 -12°C。即使在喷砂 35 秒后，金属头也仅处于 -15°C。因此，可以安全地假设局部冷却水平不足以造成损坏。与寻求直接加热黑色层的技术相比，这是一个主要优势，因为黑色层的厚度和属性未知，因此所需的热输入也是未知的。
即使考虑到环境立法，未来几年工业二氧化碳来源也不太可能减少。荷兰环境评估局支持这一预测（PBL，2020）。报告发现，2019年全球温室气体排放总量继续以1.1%的速度增长，达到52.4Gt二氧化碳当量。尽管 1.1% 的增长率仅为 2018 年的一半，但它是 2012 年以来年均增长率 1.1% 的延续（Olivier等，2012）。因此，二氧化碳的回收和使用不会影响全球总体排放量。相反，它可以被视为一种有益的回收过程，可以将潜在的废物进行二次利用。
3.1 试验场地及车辆
确定了英国 QRTC 的测试环路进行试验，并安排了 117 级列车车厢的使用。这是为了提供足够的数据捕获（参见第
材料和方法
首先，将粉末颗粒分散并沉积在试验板（76 × 26 毫米；1毫米厚的透明玻璃）上，随后进行通过干冰喷射去除粉末颗粒的实验。请注意，测试板上覆盖有大量粉末颗粒，以便正确观察去除过程。
颗粒去除效率
图 3 显示了干冰喷射过程中测试板上颗粒的显微照片。当喷射流量为1.4 g/s时，实验开始后 大部分颗粒在表面停留约8 s，然后在0.2 s内几乎完全去除（图3a）。当流量为4.9 g/s时，20%的颗粒在前3 s内被去除，其余颗粒在0.05 s内被去除（图3b）。这些显微观察表明颗粒开始快速去除
结论
在这项研究中，我们研究了使用冲击干冰射流去除附着在测试板上的细颗粒的过程。此外，通过对颗粒去除效率随时间和干冰喷射温度变化的函数进行定量分析，分析了颗粒去除过程的关键因素。研究结论可概括如下：
(1)颗粒去除过程由两个阶段组成——缓慢去除阶段和在这项研究中，我们研究了干冰喷射去除粘附在表面上的细颗粒的应用，并检查了去除过程。使用高速显微镜相机捕获的图像分析了去除效率、面积和频率。此外，还测量了干冰喷射的温度，以评估干冰颗粒及其对颗粒去除过程的影响。由于初级干冰颗粒及其附聚物的影响而导致的去除过程发生在对应于缓慢和快速颗粒去除的两个阶段中。 当在大约 − 70 °C的颗粒去除过程中团聚体的影响占主导地位时，可以实现高去除效率。此外，我们还研究了射流流速对去除面积和频率的影响，并提出了一个系统参数来确定有效去除颗粒的最佳射流流速。
图形概要
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二氧化碳是最佳的软物质，因为它可以在极其清洁的条件下获得，并且成本较低且毒性较小。此外，由于干冰最终会在室内条件下升华，因此清洁后不会出现二次污染问题。
通过采用焦耳-汤姆逊过程使液态二氧化碳膨胀可以产生含有干冰颗粒的射流。由于撞击射流中停滞区域的气动阻力较弱，因此粘附在表面的颗粒不易被去除。然而，它们可以通过干冰颗粒的碰撞有效去除，从而提供足够的动量传递。干冰喷射，即气态二氧化碳和干冰颗粒的气固两相射流的操作，在去除颗粒污染物和有机残留物方面表现出良好的性能（Sherman [10]）。
Jackson和Carver [11]总结了干冰喷射的几种可能的去除机制如下：（i）基于从干冰颗粒到污染物的动量传递的动力学分离，（ii）空气动力阻力分离，（iii）由干冰颗粒引起的化学分离残留物溶解成液态二氧化碳，以及（iv）由污染物与带电干冰颗粒结合的运动引起的静电分离。通过考虑作用在粘附于表面的颗粒上的力的力矩，研究了动力学和空气动力阻力分离（Kousaka 等人 [12]；Wang [13]；Tsai 等人 [14]；Matsusaka 和 Masuda [15] ]；Adhiwidjaja 等人[16]；Theerachaisupakij 等人[17]）。Toscano 和 Ahmadi [18] 通过引入力矩平衡模型（滚动分离模型）和力平衡模型（滑动分离模型）研究了干冰喷射中的颗粒去除机制。他们得出的结论是，冲击滚动去除所需的临界去除速度远低于滑动去除所需的临界去除速度。然而，滑动去除也可以有效去除不规则颗粒。
干冰颗粒的尺寸和形状可以通过改变温度和压力等条件来控制。斯温等人。在膨胀喷嘴的末端安装了一个隔热室来制备干冰颗粒的团聚物。附聚颗粒可用于干冰喷射，因为它们升华的速度不如小颗粒那么快，而且较大的颗粒具有较大的动能。通过分析喷射团聚物的尺寸和粒子速度研究了干冰粒子的团聚过程。团聚过程受到干冰射流温度的影响，因此，干冰射流温度变化曲线的结果可用来解释不同直径颗粒去除效率的时间过程。此外，使用稀疏沉积在表面上的单一尺寸颗粒污染。通过实验研究了干冰颗粒的形成及其团聚过程。干冰颗粒是通过在室温和压力下膨胀液态二氧化碳而产生的，然后引入到充当附聚室的附加管中。实验中，通过热电偶测量射流和管壁的温度，并通过带有变焦镜头的高速摄像机观察射流中的干冰颗粒。研究发现，射流中发生了两个阶段的温度降低，对应于团聚过程。还发现，随着管直径的增加，附聚物的粒径增加，颗粒速度降低。干冰颗粒的团聚过程可以用颗粒沉积和再夹带来解释，即几微米的干冰颗粒沉积在管壁上，形成沉积层；然后，附聚物从该层被重新夹带到射流中。
介绍
干冰喷射作为一种应用广泛的工业技术，不仅可以应用于半导体器件、汽车模具、食品加工设备等的表面清洗，还可以应用于食品冷藏和药品造粒。这是因为该系统具有含有升华颗粒的低温气固两相流的特性。
干冰喷射应用于表面清洁的概念最早于20世纪80年代提出[1]。在这项研究中，称为干冰雪的细颗粒是通过膨胀液态二氧化碳产生的。由于干冰颗粒穿透边界层，干冰喷射可用于去除牢固粘附在表面上的细小污染物。与仅施加拖曳力去除污染物的空气射流相比，干冰颗粒的冲击大大提高了去除效率。对干冰喷射的清洁效果进行了定量分析，包括去除有机物以及颗粒污染物[2]、[3]、[4]、[5]、[6]。发现由于撞击过程中的干冰颗粒，有机物溶解在液态二氧化碳中。其他研究基于碰撞模型研究了颗粒去除机制 [7]、[8]。干冰的粒径被认为是极大影响污染物去除效率的重要因素。除了清洁应用之外，干冰喷射还用于制冷研究[9]、[10]和药物造粒[11]。
为了提高干冰颗粒的生产效率，在膨胀喷嘴之后放置了隔热室。小干冰颗粒可能会在室内聚集[12]。然而，干冰颗粒的形成、尺寸和状态以及团聚过程尚未得到详细研究。
在这项研究中，我们重点关注通过膨胀液态二氧化碳来生产干冰颗粒，并阐明聚集干冰颗粒的形成机制。章节片段
实验装置和程序
干冰颗粒是由高纯度液态二氧化碳生产的。将一根长2 m、内径15 mm的柔性隔热软管连接到高压二氧化碳气瓶上，并在软管末端安装膨胀喷嘴，如图1 所示。 在膨胀流的条件下，在膨胀喷嘴的出口处放置玻璃管。在膨胀喷嘴的入口处测量二氧化碳的初级压力。
使用膨胀喷嘴进行实验
二氧化碳在6.5MPa的一次压力下从喷嘴膨胀 至大气压。膨胀的气流通过快速膨胀而被冷却。图 3 显示了沿流动轴在膨胀流中心测得的温度。测量位置x是距喷嘴出口的距离。x = 1mm处测得的温度 约为-80 ℃； 然而，当x = 50 mm 时，温度升高至 -10 °C，当x > 100 mm 时，温度接近室温。水流温度急剧升高
结论
通过测量射流和管壁温度并观察现象，研究了干冰颗粒的团聚过程，并探讨了干冰团聚的机理。得出以下结论：
(1)通过在膨胀喷嘴的出口处添加玻璃管，可以使干冰喷射保持在较低的温度。干冰喷射初期温度下降并接近稳定温度；然后搬到第二个马厩
致谢
这项研究得到了日本文部科学省 (MEXT) 全球 COE 计划“材料科学综合研究和高级教育国际中心”（编号 B-09）的部分支持，由日本学术振兴会管理。用于热管理的干冰颗粒喷雾意味着扩散器内的团聚现象会形成大颗粒。这项工作研究了雾化器几何形状（高度和出口直径之间的关系，H / D）对膨胀喷嘴后使用发散扩散器的微粒团聚机制的影响。高速可视化表征了扩散器内部的流动，并且沿着雾化器扩散器长度的静压的同步测量允许将该参数与流动结构相关联。结果至少提供了证据�/�=2通过取决于两种流动结构的凝聚过程产生更大的干冰颗粒。扩散器上部的主再循环区增加了微粒在湍流内的停留时间。停留时间的这种变化促进了形成较大颗粒的团聚现象。此外，稳定的回流对于增强较大颗粒的产生、提高其浓度至关重要。静压与扩散器内部发生的颗粒间碰撞机制的强度之间存在明显的关系。即，当H / D > 2 时，与具有恒定横截面的扩散器相比，发散横截面的扩散器似乎增强了微粒的聚集。然而，当H / D > 3时，附聚物颗粒数量显着增加， 这表明这是产生具有较高浓度的较大颗粒的干冰喷雾的最小几何阈值，这对于冷却目的是有用的。进行了数值模拟研究，以检查喷嘴几何形状和发散长度对双软管干冰喷射中气体颗粒流的影响。迭代求解两相之间的质量动量和能量交换的同步模型。这些相是固体干冰颗粒和作为工作介质的可压缩空气流体。结果显示在沿喷嘴中心线的气体流场中。结果表明，增加发散长度会降低沿中心线的气体颗粒密度；沿喷嘴中心线的密度发展沿长度方向减小。喷嘴腔的涡流粘度在 0.25 m 长度内保持稳定，但在较高值时急剧增加。在该位置之后涡流粘度的显着增加是由于干冰颗粒和从喷嘴出口区域发散的压缩气体之间的混合流。因此，混合流经历来自大气压力的背压。通过增加喷嘴中心线坐标，颗粒质量浓度降低。压力沿长度方向增加；但最终因反向压力而下跌。由于湍流转化为内部热能，温度稳定升高。喷嘴腔内气体-颗粒流的特征可以更好地理解涡轮和喷气发动机流动分析中的多相流。2018年，精密工程
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具有亚毫米特征的部件的表面清洁在许多应用中提出了挑战。挑战可能是微观尺度上颗粒的强烈粘附、样品的处理困难、粘附颗粒的小尺寸以及不利的几何形状。然而，在进行加工、组装、包装、应用和测量之前，组件通常需要清洁。以前对CO 2雪清洁的评价几乎专门针对光滑、平坦或凸面的清洁。通常检查的样品是晶圆和光学元件。在本文中，我们研究了微型齿轮上复杂表面形状的 CO 2积雪清洁。CO 2雪清洁的性能与超声波清洁和高速空气喷射进行了比较。72 次清洁实验的评估基于四个研究样品清洁前后的光学显微镜图像。结果表明，CO 2雪清洁去除了我们测试样品中超过 95% 的微米级污染物。超声波清洗去除了 88% 的颗粒，高速空气喷射去除了 74% 的颗粒。喷雾冷却系统通常使用液体通过相变汽化过程提取大量热量。然而，在一些应用中，冷却要求是瞬态的，有效的热管理意味着对沉积在表面上的液膜进行适当的控制。这对热管理系统的优化提出了挑战，并提出了是否有其他方法能够在没有液膜的情况下进行冷却的问题。这就是为什么目前的工作探索升华作为使用干冰（CO 2）颗粒喷雾的相变冷却过程。通过突然膨胀的焦耳-汤姆逊效应，液态二氧化碳可以转化为干冰颗粒。使用干冰喷雾进行瞬态冷却获得的实验结果表明，较短的喷射持续时间（<0.5 s）如何在温度分布中产生更均匀的衰减，而较长的脉冲（> 0.5 s）会导致撞击区域更高的不均匀性，并有可能用于热点冷却。喷雾冲击产生的冷却热通量在上述 0.5 秒的时间阈值附近产生最大值，尽管最大性能接近 1 秒的喷射持续时间。最后，测量到的从表面去除的空间平均能量的数量级与例如模具冷却过程中发现的冷却要求相一致。因此，这证明了其作为一种额外的热管理策略的潜在应用，以减少循环时间并提高成型零件的工业生产。通过阻力和气溶胶碰撞重新夹带沉积颗粒
作者链接打开覆盖面板W.Theerachaisupakij _,松坂S.,Y· 明石,H· 增田
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引用
https://doi.org/10.1016/S0021-8502(02)00180-5获取权利和内容
抽象的
已经从理论上和实验上研究了湍流气溶胶流中沉积颗粒的再夹带。作用于粘附在壁上的小聚集体上的力的力矩，即颗粒粘附、重力、空气动力阻力和气溶胶碰撞，被计算为颗粒直径的函数。解析解表明，大于几微米的气溶胶颗粒的碰撞在再夹带中起重要作用，而对于亚微米颗粒，气动阻力的影响占主导地位。此外，再夹带气溶胶流的临界速度是基于力矩平衡计算的。临界速度随着颗粒直径的增加而降低。实验使用尺寸为 3.3– 的氧化铝颗粒进行10.3微米质量中值直径。颗粒完全分散到气流中并送入玻璃管中。通过数码摄像机观察颗粒沉积层状态的变化，并获得在各种条件下不形成颗粒层的临界速度。尽管临界速度的实验数据与理论值有些偏差，但趋势相当一致。特别地，发现气溶胶颗粒的惯性碰撞对于去除颗粒沉积层是有效的。
介绍
颗粒沉积是许多颗粒处理过程中的关键问题之一，例如气动输送、除尘、干粉涂覆、微污染控制和气固反应器的设计。当流速足够高时，沉积的颗粒将被重新夹带；这种现象也影响各种单位的运作（Masuda & Matsusaka，1997）。
许多研究人员研究了粘附在墙壁上的单个颗粒的再夹带，并提出了几种模型来阐明再夹带机制。其中，力矩平衡模型常被用来分析作用在粒子上的力（Wang，1990；Tsai，Pui，& Liu，1991；Matsusaka，Koumura，& Masuda，1997）。然而，对再夹带的研究不应局限于单个颗粒。事实上，气溶胶流中的细颗粒很容易形成聚集体或颗粒沉积层。Kousaka、Okuyama 和 Endo（1980）观察到，当粘附在壁上的软聚集体被重新夹带时，颗粒间键会断裂。他们使用 Rumpf (1970) 得出的拉伸强度分析了再夹带的临界条件。Adhiwidjaja、Matsusaka、Tanaka 和 Masuda (2000) 提出了一个通过破坏颗粒-壁相互作用来重新夹带小聚集体的模型。
在气溶胶流动中，在流速低于某个临界值时会形成颗粒沉积层。高于此临界流速，由于同时沉积和再夹带而形成颗粒层（Matsusaka、Shimizu 和 Masuda，1993；Matsusaka、Adhiwidjaja、Nishio 和 Masuda，1998；Adhiwidjaja、Matsusaka 和 Masuda，1996；Adhiwidjaja 等等人，2000 年；Theerachaisupakij、Matsusaka 和 Masuda，2001 年）。当颗粒沉积和再夹带处于平衡时，沉积层的状态由力矩平衡控制（Adhiwidjaja 等，2000）。随着流速逐渐增加，沉积颗粒的数量减少，颗粒沉积层变成小聚集体。如果所有聚集体都被重新夹带，沉积层将被完全去除（Matsusaka、Theerachaisupakij、Yoshida 和 Masuda，2001）。
在本文中，我们分析了粘附在壁上的小骨料的再夹带机制，考虑了力矩，此外还考虑了空气动力阻力以及粘附骨料与气溶胶颗粒的碰撞。然后，我们计算重新夹带骨料所需的临界流速，并将其与实验数据进行比较。此外，我们进行了一项实验，以确认使用较大气溶胶颗粒的气溶胶碰撞的效果。
章节片段
理论模型
当颗粒沉积和再夹带同时发生时，壁上可能会形成新的聚集体。然而，如果立即重新夹带聚集体，颗粒将不会形成沉积层。在这种情况下，没有颗粒层形成的临界条件可以通过骨料再夹带的静态模型来解释。
阿迪维贾贾等人。(2000) 提出了一个基于力矩平衡的小骨料再夹带模型，并研究了
作用在总体上的力的力矩
本节分析四种力的力矩。计算中使用的常数列于表1中。
沿逆时针方向作用以将骨料固定在墙壁上的粘附力矩Ma和重力力矩M g （见图1）由 、 、 、 、中号A=0.0833Aze−2k0罪θDp2和中号G=0.262φρp克克04罪θDp4。图2显示了M a和M g的计算结果，它们随着粒径的增加而增加。显然，M g远小于M a，因此在下面忽略
实验装置和程序
图7示出了实验装置的示意图。实验中使用的粉末是尺寸为 3.3– 的氧化铝10.3微米质量中位径，几何标准差为1.5±0.1；颗粒为非球形，颗粒密度为4000公斤/米−3。这些粉末在 110°C 下干燥12H并在干燥器中冷却至室温。测试粉末从台式进料器（Sankyo Piotech，MFOV-1）连续排出并分散到气流中（10％
去除颗粒沉积层的临界流速
图8示出了通过同时沉积和再夹带形成的颗粒沉积层的典型图案。这里的沉积物看起来是白色的。薄膜状沉积层以相对较低的速度出现（你̄=9.3多发性硬化症）而在较高速度下观察
国际传热传质杂志2018年3月第518-526页
使用干冰喷雾进行升华冷却的热评估
作者链接打开覆盖面板米格尔·罗· 帕纳奥,何塞·J· 科斯塔,马里奥·RF· 贝尔纳多
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引用
https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.11.015获取权利和内容
抽象的
喷雾冷却系统通常使用液体通过相变汽化过程提取大量热量。然而，在一些应用中，冷却要求是瞬态的，有效的热管理意味着对沉积在表面上的液膜进行适当的控制。这对热管理系统的优化提出了挑战，并提出了是否有其他方法能够在没有液膜的情况下进行冷却的问题。这就是为什么目前的工作探索升华作为使用干冰（CO 2）颗粒喷雾的相变冷却过程。通过突然膨胀的焦耳-汤姆逊效应，液态二氧化碳可以转化为干冰颗粒。使用干冰喷雾进行瞬态冷却获得的实验结果表明，较短的喷射持续时间（<0.5 s）如何在温度分布中产生更均匀的衰减，而较长的脉冲（> 0.5 s）会导致撞击区域更高的不均匀性，并有可能用于热点冷却。喷雾冲击产生的冷却热通量在上述 0.5 秒的时间阈值附近产生最大值，尽管最大性能接近 1 秒的喷射持续时间。最后，测量到的从表面去除的空间平均能量的数量级与例如模具冷却过程中发现的冷却要求相一致。因此，这证明了其作为一种额外的热管理策略的潜在应用，以减少循环时间并提高成型零件的工业生产。
介绍
行业竞争往往取决于优化技术流程、降低成本和生产周期时间的能力。事实上，减少这个时间可能代表着一个行业产量和收入的大幅增加。其中一些过程需要对表面进行有效的冷却，最好的策略之一是喷雾冷却，它利用相变来去除大量的热量。液体是最常见的冷却剂。然而，如果注入的液体量没有完全蒸发，则会在表面形成液膜，从而减轻相变，从而影响冷却性能。
大多数喷雾冷却系统采用液体汽化，很少考虑升华。固体干冰颗粒冲击加热表面的传热机制是通过强制对流到高速两相流，包括CO 2 颗粒与冲击加热表面间歇接触时升华引起的相变。据我们所知，只有林德开发了一种使用 CO 2的专利点冷却系统来解决模制零件中局部热点的热管理问题 [1]。然而，该工艺在稳态下运行，可能不适用于需要短暂瞬态冷却的工艺。
使用升华作为与喷雾冷却相关的相变热处理的一个优点是不存在液膜，尽管其局限性在于难以将其用于闭路操作系统。因此，它的用处取决于应用程序。在本工作中，目的是评估使用干冰（即通过焦耳-汤姆逊膨胀效应形成的CO 2颗粒）的瞬态升华喷雾冷却的热性能。林等人。[2] 研究了根据标准化过热度通过闪蒸雾化形成的干冰喷雾的不同模式。从最低值到接近统一的值，图案从喷雾射流变为喷雾锥，最后形成由密集的微粒组成的碗形喷雾，离开膨胀喷嘴。该碗形状图案符合我们实验中的条件。然而，在通过膨胀喷嘴释放液态CO 2并形成微粒后，Liu等人。[3] 显示了扩散器在为颗粒壁碰撞提供边界条件方面的作用，从而导致尺寸较大的附聚物颗粒。仅膨胀喷嘴和扩散器的组合允许形成CO 2附聚颗粒(也参见Reeder等人[4]和Liu等人[5])，用于通过升华进行冷却。冷却。
升华喷雾冷却主要有两个阶段。第 1 阶段通过过程 ab 发生，如图 1 所示，液态 CO 2的等焓膨胀导致热力学状态 (b)，其中存在固气两相混合物。冷却发生在第二阶段，是从热力学状态 b 到 c 的等压过程，通过相变对流从表面带走大量热量。
在大多数使用干冰喷雾的应用中，目的是由于 CO 2溶剂特性来执行表面清洁 [6]。只有少数研究考虑其对表面影响的热效应，更不用说它们在开发热管理系统中的应用。对于低流速（0.236–1.18 l/s），Kim 和 Lee [7] 描述了稳态条件下的传热系数，测量值在 1 和3.5千瓦米-2K-1。对于h的最高值，停滞温度在0°C和16°C取决于撞击距离。事实上，将喷嘴出口处的距离增加到直径的 5 到 20 倍（�=1毫米）导致h非线性下降40%。作者得出结论，干冰颗粒在 CO 2喷射冷却中具有优势，使其成为更适合冷却应用的系统。然而，在某些应用中，CO 2颗粒喷雾冷却受热表面的时间很短，这意味着它在高度瞬态条件下运行。然而，文献中仍然缺乏相应瞬态热行为的分析，因此，这是这项工作的动机。
使用量级的质量流量～102G/s，目前的研究重点是扩散器出口和冲击加热表面之间多个距离的升华喷雾冷却中的瞬态传热。设计的实验可以量化干冰颗粒喷雾的冷却潜力，评估其在模具瞬态热管理中的潜在应用，探索释放模制零件和关闭模具之间的可用时间范围，然后通过实现显着的热量来开始另一个注射周期模腔表面的耗散。
在介绍性部分之后，以下内容描述了本工作中使用的实验设置和方法。第 3 节探讨了冲击表面温度的分布和时间演变、总热通量和传热系数的结果，最后分析了冷却去除的总能量和相应的热效率。最后一部分除了根据本工作的成果得出一些结论外，还对升华喷雾冷却正在进行和未来的研究进行了展望。
粉体技术第217卷，2021年2月，第607-631页
应用冲击干冰喷射过程中的颗粒去除过程
作者链接打开覆盖面板刘以红,平间大 辅,松坂 修二
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引用
https://doi.org/10.1016/j.powtec.2011.11.032获取权利和内容
抽象的
在这项研究中，我们研究了干冰喷射去除粘附在表面上的细颗粒的应用，并检查了去除过程。使用高速显微镜相机捕获的图像分析了去除效率、面积和频率。此外，还测量了干冰喷射的温度，以评估干冰颗粒及其对颗粒去除过程的影响。由于初级干冰颗粒及其附聚物的影响而导致的去除过程发生在对应于缓慢和快速颗粒去除的两个阶段中。 当在大约 − 70 °C的颗粒去除过程中团聚体的影响占主导地位时，可以实现高去除效率。此外，我们还研究了射流流速对去除面积和频率的影响，并提出了一个系统参数来确定有效去除颗粒的最佳射流流速。
图形概要
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强调
► 我们研究了使用干冰喷射去除细颗粒的过程。► 我们通过显微镜观察分析去除效率、面积和频率。► 初级干冰颗粒及其附聚物的影响导致去除。 ► 在大约 − 70 °C时实现高去除效率 。► 我们提出了一个系统参数来确定去除的最佳喷射流量。
介绍
在工业制造中，表面清洁至关重要，因为产品表面的污染物会降低生产质量并降低产量；例如，电子设备制造过程中沉积的细颗粒通常会导致许多缺陷。然而，对细颗粒进行表面清洁并不容易，因为粘附力往往大于分离力，这使得它们的去除变得困难。如今，先锋行业正在迅速产生技术创新，必须开发高效的清洁方法来满足其要求；此外，此类清洁方法还必须满足与工业过程相关的日益增长的环境问题。
清洁方法主要可分为两类：分别使用液体和气体介质的湿式清洁和干式清洁。湿法清洗表现出非常好的清洗性能，在工业界广受欢迎。然而，通常使用对环境有害的化学添加剂（例如酸）来增强湿法清洁性能。此外，湿法清洗后需进行干燥处理，排放或回收前需进行水处理；这增加了能源和成本消耗。因此，必须建立有效、环保且经济的替代清洁方法。
一种流行的干洗方法涉及应用空气动力学效应——空气射流用于去除表面上的细小颗粒。先前已报道过许多关于此类颗粒去除程序的研究。此外，为了解释颗粒去除效率的时间过程，Masuda 等人。[1]提出了一个模型，假设去除通量与粘附力小于分离力的颗粒数量成正比。大谷等人。[2]、[3] 表明连续脉冲空气喷射可有效去除颗粒。戈托等人。[4]、[5]、[6]]讨论了表面材料、污染物颗粒尺寸和相对湿度对去除效率的影响。除了上述清洁系统之外，Smedley [7]、[8] 还引入了一种平移气体射流，可用于避免与射流启动相关的瞬态效应。
尽管喷气干洗是一种简单方便的工艺，但对于较小颗粒的去除效率有限。对于较小的颗粒，暴露于流过表面的空气的面积较小，因此，它们不能轻易地通过空气动力效应去除。为了克服这一困难，Hoenig [9] 证明，可以采用一种利用软物质在表面流动的清洁系统来去除较小的颗粒。二氧化碳是最佳的软物质，因为它可以在极其清洁的条件下获得，并且成本较低且毒性较小。此外，由于干冰最终会在室内条件下升华，因此清洁后不会出现二次污染问题。
通过采用焦耳-汤姆逊过程使液态二氧化碳膨胀可以产生含有干冰颗粒的射流。由于撞击射流中停滞区域的气动阻力较弱，因此粘附在表面的颗粒不易被去除。然而，它们可以通过干冰颗粒的碰撞有效去除，从而提供足够的动量传递。干冰喷射，即气态二氧化碳和干冰颗粒的气固两相射流的操作，在去除颗粒污染物和有机残留物方面表现出良好的性能（Sherman [10]）。
Jackson和Carver [11]总结了干冰喷射的几种可能的去除机制如下：（i）基于从干冰颗粒到污染物的动量传递的动力学分离，（ii）空气动力阻力分离，（iii）由干冰颗粒引起的化学分离残留物溶解成液态二氧化碳，以及（iv）由污染物与带电干冰颗粒结合的运动引起的静电分离。通过考虑作用在粘附于表面的颗粒上的力的力矩，研究了动力学和空气动力阻力分离（Kousaka 等人 [12]；Wang [13]；Tsai 等人 [14]；Matsusaka 和 Masuda [15] ]；Adhiwidjaja 等人[16]；Theerachaisupakij 等人[17]）。Toscano 和 Ahmadi [18] 通过引入力矩平衡模型（滚动分离模型）和力平衡模型（滑动分离模型）研究了干冰喷射中的颗粒去除机制。他们得出的结论是，冲击滚动去除所需的临界去除速度远低于滑动去除所需的临界去除速度。然而，滑动去除也可以有效去除不规则颗粒（Banerjee 和 Campbell [19]）。
干冰颗粒的尺寸和形状可以通过改变温度和压力等条件来控制。斯温等人。[20]在膨胀喷嘴的末端安装了一个隔热室来制备干冰颗粒的团聚物。附聚颗粒可用于干冰喷射，因为它们升华的速度不如小颗粒那么快，而且较大的颗粒具有较大的动能
