Технические пособия

Технологии очистки металлических деталей Технологии очистки оптических деталей

Очистка сухим льдом

Очистка сухим льдом

Технология является инновационным методом очистки без повреждения поверхности. Принцип заключается в струйном распылении гранул сухого льда под высоким давлением. Сухой лед представляет собой твердую форму двуокиси углерода CO2. Гранулы вылетают из сопла с высокой скоростью и попадая на поверхность сбивают загрязнения.





Описание технологии и области её применения

Сухой лед - это твердое агрегатное состояние углекислоты. CO2 это бесцветный газ, без вкуса и запаха, также содержится в атмосфере. Температура твердой формы -78.33 °С.

Сухой лед - универсальное вещество, не токсично, не воспламеняется, не проводит электричество. Особенности этого вещества в том, что оно переходит из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое агрегатное состояние. Этот процесс называется сублимацией. Производят сухой лед из жидкой углекислоты с помощью ее прессовании при высоком давлении (около 300 атм.).

 

Характеристики сухого льда:

  • Белый цвет;
  • Температура -78°С;
  • Плотность 1,6 кг/литр;
  • Размер гранул от 1,7 мм до 18 мм;
  • Масса блока при изготовлении 35 килограмм;
  • Нетоксичен и невзрывоопасен, что делает его экологически выгодным;
  • Соответствует нормам стандарта ГОСТ 12162-77.

Процесс очистки сухим льдом происходит при выходном давлении от 7 до 14 бар. За счет давления сжатого воздуха гранулы разгоняются до скоростей близких к скорости звука. Сейчас в большинстве случаев для очистки применяют стандартное магистральное давление в диапазоне 2.0-6.9 бар. Сам процесс очистки заключается в перемещении загрязнений с поверхности. Поток гранул с высокой скоростью попадая на поверхность обладает большим механическим воздействием. При этом частицы сухого льда, попадая на поверхность имеющую температуру большую, чем температуру агрегатного состояния сухого льда, начинают сублимироваться. Поэтому происходит расширение гранул сухого льда. При расширении в 700 раз, частицы сухого льда оказывают сильную очищаю способность. Вся грязь перемещается с обрабатываемого изделия на место, откуда его ее можно легко собрать. Если загрязнение твердое, то оно попадает на пол, где его можно собрать обычным пылесосом. Если поверхность очищается от влажного вещества, подобного смазке, тогда следует применять технологию аналогичную промывке струей из рукава. Начиная очищать изделие с одного конца, перемещаем вещество или смазку к другому концу, откуда ее легко можно убрать с помощью резинового скребка. Если требуется очистить от хрупкого загрязнения, например краску, тогда процесс очистки образует волну напряжения сжатия между основой и покрытием. Тогда волна обладает достаточной энергией для того, чтобы преодолеть адгезию и буквально оторвать покрытие от обрабатываемой поверхности. Если нужно удалить с поверхности вязкое или пластичное покрытие, например масла, парафина, тогда следует осуществить процесс, аналогичный гидробластингу. При ударении гранулы взрываются, создавая высокоскоростной поток снега, который смывает, словно струей воды, загрязнения и наслоения с обрабатываемой поверхности.

Схематично процесс очистки выглядит так:

Кинетический

Тепловой

Сублимация

 

Технология очистки сухим льдом нашла широкое применения в индустриальной очистке промышленного, энергетического оборудования, металлоконструкций, древесины, камня от широкого спектра загрязнений. Очистка с использованием криогенного бластинга используется практически во всех областях хозяйства:

  • Энергетика;
  • Авиация;
  • Судостроение;
  • Машиностроение;
  • Металлургия;
  • Пищевая промышленность;
  • Приборостроение;
  • Строительство и эксплуатация зданий и сооружений.

Характеристики очищенной поверхности

Сухой лед – это натуральный чистящий агент с антибактериальными свойствами. Низкая температура немедленно убивает вредоносные грибки и бактерии при контакте с ними. Во время очистки сухим льдом происходит дезинфекция, и это исключает необходимость применения химических дезинфицирующих средств. После очистки сухим льдом поверхность остается обезжиренной и сухой. Также бластинг препятствует появлению и росту плесени, и бактерий на поверхности.

Необходимые сырье, материалы и оборудование

Для эффективной очистки сухим льдом, требуется комплекс оборудования состоящий из контейнера для хранения гранул, сама установка бластера, и компрессор для подачи сжатого воздуха. Контейнер для хранения гранул сухого льда, нужно для сохранения частиц на более длительный срок. При этом Сухой лед можно производить самим с помощью гранулятора, либо закупать у производителя. Главное, чтобы размер гранул был от 0.5-3 мм.

Сырье

Сырье

 

 

 

 

 

 

 

Сравнение экономической эффективности с абразивной очисткой

Технология очистки сухим льдом позволяет проводить работы, не прерывая производственных процессов, т.е. сокращает до минимума периоды простоя оборудования, тем самым способствуя снижению затрат и увеличению прибыли.

Благодаря высокому качеству процесса очистки и уменьшению времени простоя оборудования, отсутствию демонтажа, сокращаются до минимума затраты на техническое обслуживание оборудования, отпадает необходимость в применении химических продуктов и растворителей. Все это позволяет сократить сроки окупаемости инвестиций.

Если сравнивать с абразивной очисткой, то тут существуют и свои плюсы и минусы. В плюсы входит, то что сухой лед не повреждает поверхность и после очистки остаются только загрязнения, после абразивной же обработки, остаются еще и сам материал абразива. Которой надо тоже утилизировать. Сам материал абразива конечно дешевле, чем сухой лед и достать проще. Но при этом требуется демонтаж и последующая обработка поверхности, что ведет за собой дополнительные затраты. Хотя эффективность и быстрота очистки сухим льдом, превосходит абразивную очистку.

На следующей странице приводится пример вычисления затрат, связанных с различными технологиями чистки. Все релевантные параметры, такие как время струйной чистки, потребление абразивного материала, затраты на рабочую силу и т.д., являются настраиваемыми.

В приведенном ниже примере расчет выполнен с использованием специальной нормы отходов в размере 30 %. До 80 % отработанной воды может использоваться повторно.

Сравнение затрат

Производительность по площади - 10 000 м3

Процентное соотношение опасных отходов к обычным - 30%

Степень очистки/повторного использования воды - 80%

 

 

Оборудование для очистки сухим льдом

Аппараты для очистки сухим льдом

Модель Загрузка сухого льда Потребляемая мощность Давление воздуха
Karcher IB 7/40 Classic 15 кг 0,6 кВт 2-10 бар
Karcher IB 7/40 Advanced 15 кг 0,6 кВт 2-10 бар
Karcher IB 15/120 40 кг 0,6 кВт 2-16 бар

 

Генераторы сухого льда

Модель Ёмкость Потребляемая мощность
Karcher IP 55 55 кг/ч 1,6 кВт
Karcher IP 120 120 кг/ч 4,0 кВт
Karcher IP 220 220 кг/ч 5,6 кВт

 

Компрессора сжатого воздуха

Модель Эффективное рабочее давление Подача атмосферного воздуха
XAHS 186 12 бар 175 л/с
XAHS 37 7 бар 33 л/с
Mobilar M135 10/12/14 бар 13,0/12,0/10,5 м3/мин