Сухой лед играет решающую роль в современной промышленности. Он широко используется для промышленной очистки, транспортировки в холодовой цепи, консервации продуктов питания и медицинской логистики. В отличие от обычного льда, сухой лед сублимируется непосредственно из твердого состояния в газ при температуре –78,5 градусов (–109,3 градусов по Фаренгейту), не оставляя влаги или остатков.
Это уникальное свойство делает его бесценным для процессов, в которых необходимо избегать присутствия воды или проводимости.
Но задумывались ли вы когда-нибудь, как жидкий CO₂ превращается в твердые гранулы сухого льда?
Ответ кроется в специализированном промышленном оборудовании, известном какгранулятор сухого льда.
В этом руководстве мы подробно рассмотрим, как работают грануляторы сухого льда, - изучая их принципы работы, ключевые компоненты, производственный процесс и промышленное применение.
Что такое гранулятор сухого льда?
Гранулятор сухого льда — это машина, предназначенная для преобразования жидкого диоксида углерода (LCO₂) в твердые гранулы сухого льда посредством процесса быстрой разгерметизации и механического сжатия.
По сути, он берет сжиженный CO₂, хранящийся под высоким давлением, и превращает его в плотные цилиндрические гранулы, готовые к использованию в различных отраслях промышленности.
Физические свойства сухого льда
Сухой лед — это твердая форма углекислого газа, и он ведет себя совсем иначе, чем лед на водной-основе.
При –78,5 градусах (–109,3 градуса F) сухой лед не плавится в жидкость -, он сублимируется непосредственно в газ CO₂, что означает:
- Не оставляет следов жидкости,
- Он не-проводник и
- Он не-токсичен и безопасен при непрямом контакте с продуктами.
Именно такое «сухое» охлаждение используется в таких приложениях, как прецизионная очистка, транспортировка биомедицинских товаров и холодильное хранение.
Пеллеты против блоков против ломтиков
Сухой лед бывает нескольких видов:
- Гранулы – небольшие цилиндрические кусочки (обычно диаметром 3, 6 или 9 мм). Они используются для струйной обработки сухим льдом, логистики холодовой цепи и охлаждения по-требованию.
- Блоки – большие компактные детали для длительного-охлаждения или транспортировки сыпучих товаров.
- Ломтики или плиты – плоские листы, предназначенные для линий пищевой промышленности или холодных витрин.
Пеллеты являются наиболее популярной формой, поскольку с ними легко обращаться, они производят меньше отходов и могут производиться непрерывно с использованием автоматического гранулятора.
Наука, лежащая в основе образования сухого льда
Чтобы понять, как работают грануляторы сухого льда, нам сначала нужно взглянуть на физику фазового перехода CO₂.
Этот процесс включает в себя преобразование газообразного углекислого газа в жидкость, а затем в твердое вещество -, при этом жидкая фаза пропускается при нормальном давлении.
Этап 1: Сжижение
Процесс начинается, когда газообразный CO₂ сжимается и охлаждается с образованием жидкого диоксида углерода (LCO₂).
Обычно это происходит при давлении около 6250 кПа (около 900 фунтов на квадратный дюйм) и температуре примерно –17 градусов (1 градус F).
Затем жидкость хранится в изолированном резервуаре с CO₂ и готова к подаче в гранулятор.
Этап 2: Расширение (быстрое падение давления)
Внутри гранулятора жидкий CO₂ выбрасывается через расширительную камеру, где давление внезапно падает.
Когда это произойдет:
- Часть жидкости моментально испаряется (превращается в газ),
- Это испарение поглощает тепло,
- Оставшаяся часть жидкости затвердевает в виде мелкого снега CO₂ -, известного как снег из сухого льда.
Этот процесс «мгновенной заморозки» лежит в основе создания сухого льда из CO₂.
Этап 3: уплотнение (затвердевание в гранулы)
Затем снег CO₂ сжимается под высоким давлением -, обычно от 15 до 25 МПа - внутри формовочной камеры.
Под этим давлением снег уплотняется и сплавляется в плотный, твердый сухой лед.
Этот твердый материал затем проталкивается через экструзионную головку, образуя непрерывные пряди, которые позже разрезаются на гранулы.
Весь процесс использует уникальную способность сухого льда сублимировать переход - непосредственно из твердого состояния в газообразное без плавления.
Это свойство делает сухой лед «сухим», чистым и идеальным для чувствительных промышленных и логистических применений.
Основные компоненты гранулятора сухого льда
Современный гранулятор сухого льда представляет собой сложную систему, объединяющую криогенную технику, гидравлическую механику и автоматическое управление.
Работа каждого компонента обеспечивает эффективное преобразование CO₂ в гранулы высокой-плотности.
Система хранения и доставки жидкого CO₂
Эта система поддерживает CO₂ в жидком состоянии перед обработкой.
Он включает в себя изолированные резервуары, регуляторы давления и линии подачи, по которым жидкий CO₂ подается в гранулятор.
Стабильная жидкая подача обеспечивает постоянную плотность гранул и производительность.
Расширительная камера
Здесь жидкий CO₂ подвергается быстрой разгерметизации, превращаясь в снег CO₂.
Расширительная камера спроектирована таким образом, чтобы безопасно справляться с падением давления и отделять газ от образовавшегося твердого CO₂.
Правильная конструкция камеры повышает эффективность преобразования и предотвращает потери CO₂.
Гидравлическая система сжатия
Это «сердце» гранулятора.
Гидравлический пресс сжимает снег CO₂ в плотную массу под чрезвычайно высоким давлением.
Он определяет плотность, форму и твердость гранул, напрямую влияя на эффективность сухого льда при очистке или охлаждении.
Высококачественная-гидравлическая система обеспечивает стабильность, энергоэффективность и длительный срок службы.
Экструзионная матрица и формовочная головка
После сжатия твердый сухой лед проходит через фильеру с множеством отверстий.
Эти отверстия определяют диаметр гранул -, обычно он составляет 3 мм, 6 мм или 9 мм - в зависимости от предполагаемого использования.
Матрица изготовлена из высокопрочной-легированной стали, способной выдерживать постоянные колебания давления и температуры.
Система резки и сбора
Когда нити сухого льда выходят из матрицы, режущий механизм разрезает их на однородные гранулы.
Гранулы попадают в изолированный сборный бункер, что сводит к минимуму потери при сублимации.
Некоторые системы также включают в себя автоматизированные упаковочные или конвейерные устройства для непрерывной работы.
Система автоматизации и управления
Современные грануляторы оснащены сенсорными панелями управления, датчиками и системами ПЛК.
Они управляют давлением, скоростью подачи, скоростью экструзии и контролируют безопасность в режиме реального времени.
Автоматизация обеспечивает стабильное производство, снижает нагрузку на операторов и повышает общую безопасность.
Пошаговый--поэтапный процесс производства гранул сухого льда
Производство гранул сухого льда — это непрерывный промышленный процесс, сочетающий в себе физику криогенной физики и механику высокого-давления. Ниже приведена упрощенная разбивка шести основных стадий, которые происходят внутри современного гранулятора сухого льда.
Вход CO₂
Процесс начинается с подачи жидкого CO₂ из изолированного резервуара-хранилища в гранулятор по криогенной линии подачи. Поддержание CO₂ в стабильном жидком состоянии имеет решающее значение для постоянной плотности гранул и эффективности производства.
Быстрое падение давления (мгновенное расширение)
Внутри расширительной камеры жидкий CO₂ подвергается быстрому снижению давления. Это внезапное падение приводит к тому, что часть CO₂ мгновенно испаряется, а остальная часть замерзает в мелкий «снег» CO₂.
Это явление известно как мгновенное замораживание, при котором образуется сырье, которое превращается в гранулы сухого льда.
CO₂ Сбор снега
Вновь образовавшийся снег CO₂ накапливается внутри камеры сжатия, а избыток газа безопасно выбрасывается или утилизируется. Правильный сбор обеспечивает равномерную подачу на стадию уплотнения и предотвращает потери энергии.
Уплотнение под высоким-давлением
Затем гидравлическая система сжимает снег CO₂ в плотную твердую массу.
Этот процесс обычно протекает при давлении 15–25 МПа, образуя твердый столб сухого льда плотностью около 1,3–1,45 г/см³.
Давление прессования определяет твердость гранул, скорость сублимации и общее качество.
Экструзия и резка
Столбец затвердевшего сухого льда проталкивается через экструзионную матрицу - пластину с множеством отверстий, которые формируют из сухого льда непрерывные нити.
Эти пряди сразу разрезаются на гранулы диаметром от 3 до 19 мм, в зависимости от конфигурации матрицы.
YJCO2Машина для гранулирования сухого льда YJ.GB500P, например, может производить до 500 кг сухого льда в час с использованием гидравлической системы мощностью 15 кВт.
Сбор и хранение
Гранулы попадают в изолированные контейнеры для сбора, где они либо упаковываются в мешки для транспортировки, либо доставляются непосредственно к точкам--систем использования, таких как пескоструйные машины или ящики с холодной-цепью.
Правильная изоляция сводит к минимуму потери при сублимации и сохраняет целостность гранул при более длительном использовании.
Применение гранул сухого льда
Гранулы сухого льда являются универсальным, чистым и мощным охлаждающим средством. Их компактная форма и равномерная плотность делают их пригодными для широкого спектра промышленного и коммерческого использования.
Промышленная очистка (струйная очистка сухим льдом)
Гранулы диаметром 3 мм обычно используются в системах струйной обработки сухим льдом.
Приводимые в движение сжатым воздухом эти гранулы удаляют масло, краску, нагар и загрязнения без истирания и образования вторичных отходов.
Они широко применяются в автомобилестроении, электронике и обслуживании пресс-форм.
Цепной транспорт продуктов питания и холода-
Поскольку сухой лед не содержит влаги и не тает, он идеально подходит для сохранения скоропортящихся продуктов и замороженных продуктов во время транспортировки.
Он обеспечивает стабильность температуры на больших расстояниях при логистике морепродуктов, хлебобулочных изделий и-готовых блюд.
Медицинское и фармацевтическое использование
Больницы, лаборатории и фармацевтические компании используют гранулы сухого льда для хранения и доставки вакцин, биологических образцов и реагентов, требующих сверх-низких температур.
Однородная форма гранул позволяет точно контролировать температуру внутри медицинских охладителей.
Производство и промышленное охлаждение
Сухой лед используется для быстрого охлаждения форм, удаления заусенцев с резиновых деталей и контроля температуры процесса при производстве пластмасс и металлов.
Пеллеты обеспечивают быструю теплопередачу без попадания влаги на чувствительное оборудование.
Приложения для спецэффектов и событий
В сфере развлечений гранулы сухого льда используются для создания эффектов низколежащего тумана-на сценах, в тематических парках и съемочных площадках.
При смешивании с теплой водой они мгновенно образуют густой белый туман, сохраняя при этом низкую влажность.
Как правильно выбрать гранулятор сухого льда
Выбор подходящего гранулятора зависит от масштаба вашего производства, операционных целей и затрат.
Производственная мощность
Определите требуемую производительность - небольшие-установки могут производить 30 кг/ч, тогда как промышленные системы достигают 300–500 кг/ч и более.
Выберите емкость, соответствующую вашему ежедневному потреблению, чтобы минимизировать отходы и затраты.
Система давления и привода
В большинстве промышленных моделей используются гидравлические системы, обеспечивающие более высокую плотность и стабильность, тогда как механические модели меньшего размера требуют меньшего обслуживания и более простой настройки.
Варианты размеров матрицы и гранул
Если для вашего применения требуются гранулы разного диаметра (3 мм для струйной обработки, 9 мм для охлаждения), выберите машину со сменными матрицами, чтобы обеспечить максимальную универсальность.
Энергоэффективность и утилизация CO₂
Ищите машины, разработанные с оптимизированной рекуперацией газа и более низким энергопотреблением, что напрямую снижает эксплуатационные расходы.
Автоматизация и управление
Современные грануляторы оснащены сенсорными панелями, системами ПЛК и дистанционным мониторингом для безопасной и бесперебойной работы.
Автоматизация особенно ценна для круглосуточного промышленного производства.
Баланс затрат и технического обслуживания
Хотя передовые модели могут потребовать более высоких первоначальных затрат, их надежность, автоматизация и эффективность выбросов CO₂ обычно приводят к более высокой долгосрочной-окупаемости инвестиций.
Для лабораторий или небольших предприятий может быть достаточно компактного полу-автоматического устройства.
Советы по безопасности и техническому обслуживанию
Безопасная эксплуатация гранулятора сухого льда требует внимания как к обращению с CO₂, так и к механическому обслуживанию.
Вентиляция
Всегда обеспечивайте надлежащий приток воздуха в производственной зоне. Газ CO₂ может вытеснять кислород и представлять опасность удушья в замкнутом пространстве.
Защита от холода
Операторы должны носить изолированные перчатки и средства защиты глаз при работе с сухим льдом, чтобы предотвратить обморожение.
Проверка оборудования
Регулярно проверяйте гидравлические шланги, уплотнения и фитинги на предмет утечек или износа. Профилактическое обслуживание позволяет избежать дорогостоящих простоев.
Электробезопасность
Убедитесь, что все оборудование правильно заземлено. На холодных поверхностях может образовываться конденсат, поэтому электрические компоненты необходимо защищать.
Системы сброса давления
Грануляторы всегда должны иметь сертифицированные предохранительные-клапаны сброса давления, чтобы избежать избыточного-давления и обеспечить безопасную работу.
Регулярная очистка экструзионной головки и гидравлической системы также помогает поддерживать оптимальную производительность и качество гранул.
Заключение
Проще говоря, принцип работы гранулятора с сухим льдом заключается в преобразовании жидкого CO₂ в твердые гранулы посредством быстрого сброса давления, сжатия и экструзии. Затем с использованием различных экструзионных форм производятся гранулы разных размеров.
Поскольку отрасли продолжают искать экологичные, -безопасные,-безвлажные и экономичные-методы охлаждения и очистки, технология сухого льда будет оставаться на переднем крае. Если ваш бизнес использует сухой лед для очистки, охлаждения или хранения, рассмотрите возможность изучения передовых систем гранулирования, разработанных для вашего производственного масштаба.
Об авторе
YJCO2бренд объединяет наиболее полную сеть ресурсов отрасли очистки сухим льдом в Китае, предлагая полный комплекс-услуг по закупкам-от сырья до оборудования. Даже если клиенты не могут получить доступ к сухому льду или воздушным компрессорам на месте, YJCO₂ все равно может предоставить комплексное решение «сухой лед + оборудование + вспомогательные системы», устраняя все эксплуатационные проблемы.
Благодаря высокому уровню автоматизации, разнообразным-вариантам размеров гранул и высокой производственной мощности наш гранулятор сухого льда YJ.GB500P пользуется широкой популярностью среди пользователей и постоянно поставляет надежный сухой лед высокой-плотности для современных промышленных нужд.
Свяжитесь с нами сейчас, чтобы получить бесплатное предложение на наш гранулятор сухого льда.
