音速喷嘴
音速喷嘴是二氧化碳雪清洗系统中重要的核心部件，直接决定了二氧化碳从高压到低压的干冰颗粒生成的状态、混合冲击力和出口混合物工作流场的质量，进而决定了清洗效果。它通过压力转换和截面面积的变化将高压低速流体转变成低压高速流体。在清洗领域中，良好的膨胀效果和出口流场的均匀性对清洗效果和具体应用产生重要的影响。
目前常见的二氧化碳雪清洗喷嘴
NO.1
气或液态二氧化碳的单相流喷嘴
NO.2
二氧化碳+辅助环绕推进气的双相流喷嘴
二氧化碳雪形成
二氧化碳在不同压力温度下的相态（图1）
拉瓦尔喷管（图2）
二氧化碳雪喷嘴通常被设计成面积逐渐由大到小再由小到大的拉瓦尔喷管（图2），高压混合气流经过最窄处的小孔，是降压流速增加的过程，通过小孔后的音速气流在扩张段不再遵守压力降低流速增加的原则，而进一步被加速。
假设二氧化碳气源的压力在70bar@25°，随着压力以恒定熵值（理想条件）下降，气液两相二氧化碳中的液相二氧化碳百分比增加，在接近三相点时，所有的液体变成固相-干冰；当使用虹吸式二氧化碳钢瓶70bar@25°抽取液相二氧化碳，液相二氧化碳在降压过程中气体以气泡形式析出，气体百分比增加，直到气-液再平衡，只要有液相存在，钢瓶将维持压力直到液相完全气化，剩余的液相二氧化碳将转变为液-固。
以上的图1、2和文字介绍，诠释了二氧化碳全部的相态变化，并提供了雪花形成和清洗过程中的二氧化碳变化。
单相流喷嘴（图3）
第1代单相流喷嘴（图3）使用气相和液相做为单一气源，单相流喷嘴的优点是可以选择任一相态气源用于清洗的目的，无论气相或液相，缺点是流体在喷射过程中，低温气流和空气中的水份产生冷凝薄雾并形成复杂的射流。
双相流喷嘴（图4）
第2代（图4）二氧化碳+辅助环绕推进气的双相流喷嘴，在单相流喷嘴的基础上引入推进气体，隔绝空气，解决冷凝的同时提高射流的速度以获得更大的动量。在某些清洗应用中可以矩阵排列喷嘴以形成更大的打击面积。
多相态射流喷嘴（图5）
第3代 （图5）二氧化碳+辅助推进气的多相态射流喷嘴，设计二氧化碳在喷嘴中的滞留时间，干冰微粒团聚形成更大的干冰颗粒，从而提高射流的强度。
同轴多用途射流喷嘴（图6）
第4代（图6）同轴多用途射流喷嘴，在第3代的基础上进而研发可调节气-液-固相态、可调节干冰颗粒粒径（5-250）微米、可调节辅助推进气和二氧化碳个比例的多用途喷嘴。射流强度更集中均匀，调节粒径的同时解决空气冷凝而产生的清洗问题。
优化喷嘴（图7）
优化设计的喷嘴生成脉冲气流，控制干冰粒径（图7，5-500微米），尽可能的增强冲击动能，以获取更强的清洗力。
总结
降低二氧化碳使用成本、设备结构简单免维护、颗粒冲击力可弱可强、自动化集成适应性强是二氧化碳雪清洗的革命性发展方向。
在此，感谢为二氧化碳清洗技术发展做出贡献的前人。
维基百科
二氧化碳清洁在20世纪30年代被考虑，使用“颗粒”方法是由E.E.Rice,C.H.Franklin和C.C.Wong在70年代开发的。
二氧化碳雪清洗技术的引入，具有去除亚微米级颗粒的能力，归功于亚利桑那大学的Stuart Hoenig，他于1985年至1986年首次发表了该主题论文。Hoenig前往美国演示该技术，最终吸引了为该过程开发文丘里喷嘴的BOC集团和开发直喷嘴的Hughes飞机制造公司。CO2雪清洗技术由弗劳恩霍夫制造工程与自动化研究所IPA进一步开发，用于去除飞机机身上的油漆。
喷嘴设计是二氧化碳除雪清洗性能中影响干冰颗粒的大小和速度最重要的因素。喷嘴设计的变化由W.H.Whitlock,L.L.Layden,Applied Surface Technologies,和Sierra systems Group开发。 |
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