胡靜茹，黃中偉，李敬彬，陸 華，，張春林，陳昭廷，吳思彤，楊 棟

（1.中國(guó)石油大學(xué)（北京） 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；2.南通中遠(yuǎn)海運(yùn)船務(wù)工程有限公司，江蘇南通 226006）

0 引言

冰粒射流技術(shù)是一種新型加工工藝，具有綠色環(huán)保無(wú)污染、對(duì)基底材料影響小、殘留少、后處理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)［1］，在航空、管道、船舶等領(lǐng)域的脫漆清洗、除銹、拋光具有十分廣闊的應(yīng)用前景。冰粒射流的基本原理是以冰粒代替?zhèn)鹘y(tǒng)磨料，利用冰粒在低溫下具有的較高強(qiáng)度和硬度實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面的拋光清潔［2］。冰粒的性能是決定冰粒射流清洗作業(yè)效率與質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一［3］，冰粒高效連續(xù)制備是制約冰粒射流技術(shù)發(fā)展的難題。

GESKIN等［4］利用麻花鉆將大尺寸冰塊鉆削成冰粒，設(shè)計(jì)出可連續(xù)制備粒徑為300 μm且溫度低至-70 ℃的冰粒的造冰裝置。由于碎冰法獲得的冰粒體積較大且不規(guī)則，粘連情況嚴(yán)重，SHIN等［5］提出真空速冷法，即利用液滴在真空環(huán)境中閃蒸冷凝生成微小冰粒，開(kāi)發(fā)了1套制冰試驗(yàn)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)粒徑為50 μm且溫度在0 ℃附近的球狀冰粒的制備。為改善冰粒黏結(jié)情況，KARPUSCHEWSKI等［6］選用液氮作為制冷劑，與霧化后的微米級(jí)小水滴直接接觸制備超低溫冰粒，試驗(yàn)驗(yàn)證冰粒射流能完全去除金屬鉆孔周?chē)拿糖覍?duì)金屬基材無(wú)損傷。李德玉［7］基于液氮低溫沉降制冰法，研制了1套單水滴霧化噴嘴與單液氮霧化噴嘴結(jié)構(gòu)配合的即時(shí)冰粒制備系統(tǒng)，并開(kāi)展了冰射流表面脫漆的試驗(yàn)研究。夏保紅［8］對(duì)液氮低溫沉降倉(cāng)體積進(jìn)行優(yōu)化，研發(fā)了1套小體積穩(wěn)定制冰裝置，可制備出溫度為-57 ℃的硬質(zhì)冰粒用作固結(jié)型拋光墊的研拋基材。

綜上可知，液氮低溫沉降霧化水滴接觸換熱凝結(jié)的制冰技術(shù)下獲得的冰粒形態(tài)規(guī)則，且在低溫下具有良好的力學(xué)性能，有利于提高冰粒射流清洗作業(yè)中的沖擊磨削效率。但相關(guān)的研究多集中于霧化壓力、霧化粒徑對(duì)冰粒性質(zhì)的影響［9-10］，很少有人針對(duì)換熱流程結(jié)構(gòu)對(duì)冰粒性能的影響進(jìn)行深入研究。本文基于能量守恒定律建立液氮超低溫環(huán)境下微小水滴凝固的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)水滴凝固時(shí)間搭建冰粒高效制備試驗(yàn)系統(tǒng)，研究平行順流式、平行逆流式和T型混流式3種水-液氮雙霧化配合結(jié)構(gòu)的制冰性能，探索不同換熱流程結(jié)構(gòu)對(duì)冰粒產(chǎn)物性能的影響規(guī)律，為冰粒射流制冰的方案優(yōu)選提供理論指導(dǎo)。

1 微小水滴液氮環(huán)境凝固的數(shù)學(xué)模型

1.1 模型建立

水滴在低溫環(huán)境中凍結(jié)成冰粒是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)過(guò)程，其傳熱作用主要以對(duì)流換熱為主，伴隨傳質(zhì)傳熱以及熱輻射［11］。GAO等［12］和李德玉［7］在對(duì)水滴冷凍過(guò)程的試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，球形水滴遇冷后先從外表面固化形成冰殼，內(nèi)部液態(tài)水不斷向外傳遞熱量加厚冰殼，最終完全凍結(jié)形成冰粒，對(duì)應(yīng)的“冰球”物理模型如圖1所示。

圖1 “冰球”物理模型Fig.1 “Puck” physical model

對(duì)于傳統(tǒng)的低溫氣體冷凍法，水滴凍結(jié)會(huì)存在較大的過(guò)冷度，凝固過(guò)程可觀察到4個(gè)獨(dú)立的階段，分別為預(yù)冷、復(fù)輝、冷凝和冷卻階段，其中僅有復(fù)輝和冷凝階段涉及相變。然而，在超低溫液氮冷凍法中，水滴與液氮之間的大溫差導(dǎo)致液-液界面發(fā)生無(wú)強(qiáng)制對(duì)流的沸騰現(xiàn)象［13］，劇烈的換熱過(guò)程使得復(fù)輝階段極短［12］。

為建立微小水滴在液氮環(huán)境中凝固的數(shù)學(xué)模型，假設(shè)水滴在相變時(shí)跨越過(guò)冷態(tài)直接發(fā)生冷凝，并做出如下簡(jiǎn)化假設(shè)：（1）水滴形狀為球形；（2）水滴的傳熱為各向同性；（3）冰殼表面溫度等于冰點(diǎn)溫度；（4）不考慮水滴表面輻射換熱的影響?；谀芰渴睾愣桑俣ㄋ蜗虻蜏丨h(huán)境釋放的熱量被完全用于冷凝階段的相變，即水滴表面?zhèn)鬏斀o超低溫液氮的熱流等于水滴冷凝階段相變釋放的潛熱：

式中，Tm為冰點(diǎn)溫度；λs為冰殼的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·℃），λs取2.2 W/（m·℃）；h為冰殼與低溫環(huán)境間的對(duì)流換熱系數(shù)；ρ為冰粒的密度；Lf為液滴的冷凝潛熱。

本文模型假設(shè)水滴在冰點(diǎn)溫度（Tm=0 ℃）開(kāi)始冷凝凍結(jié)，即t=0時(shí)：

對(duì)式（1）分離變量求積分，可得到固液界面半徑為R時(shí)水滴相變凍結(jié)時(shí)間［14］：

令R=0，可得到水滴在超低溫環(huán)境中完全凍結(jié)的冷凝時(shí)間：

由式（4）可知，水滴在液氮制冷環(huán)境中的冷凝時(shí)間主要取決于3個(gè)因素，分別為低溫環(huán)境溫度T∞、水滴半徑R0以及對(duì)流換熱系數(shù)h。本文中微小水滴在低溫環(huán)境中的凝固相變會(huì)引發(fā)池式沸騰，換熱過(guò)程劇烈，以往的研究中常將其對(duì)流換熱系數(shù)h視為一個(gè)無(wú)限大的數(shù)值，即在計(jì)算冷凝時(shí)間時(shí)忽略R0/3h項(xiàng)。由于常溫水滴在液氮制冷環(huán)境下接觸凍結(jié)的過(guò)熱度大，大量氮?dú)鈿馀莓a(chǎn)生并在冰殼表面結(jié)成氣膜，故本文將液氮在水滴表面沸騰換熱相變的過(guò)程視作膜態(tài)沸騰，并考慮冰殼與低溫氮?dú)饽娱g對(duì)流換熱系數(shù)的影響，以提高模型精確度。Frederking分析了球形表面的沸騰試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并推導(dǎo)出適用的經(jīng)驗(yàn)公式［15］：

式中，λv為氣相導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m2·K）；系數(shù)取值為C=0.15，m=1/3；Ra'為瑞利數(shù)，計(jì)算得Ra'＞5×107，即證實(shí)了微小水滴與液氮間為處于紊流的膜態(tài)沸騰換熱，換熱過(guò)程以熱對(duì)流為主導(dǎo)［16］；ρv為氣相密度，kg/m3；ρl為液相密度，kg/m3，取飽和溫度下的對(duì)應(yīng)密度；μv為氮?dú)鈩?dòng)力黏度，Pa·s；Cpv為氣相定壓比熱容，J/（kg/K）；hfg'為修正后的汽化潛熱，kJ/kg；g和g'分別為沸騰處所處重力和地面重力，m/s2。

式中，hfg為液氮汽化潛熱，kJ/kg；ΔT為過(guò)熱度，取水滴表面與飽和溫度的平均值。

綜上所述，得到的式（1）～（7）即為微小水滴在液氮環(huán)境中凝固的完整數(shù)學(xué)模型。

1.2 模型驗(yàn)證

為驗(yàn)證微小水滴液氮環(huán)境凝固數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性，采用李敬彬等［17］的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。該試驗(yàn)采取可視化手段研究了微小單水滴凝固在液氮環(huán)境下的凍結(jié)特征，并對(duì)不同體積的水滴凝固時(shí)間進(jìn)行了精細(xì)測(cè)量，具有良好的可信度。采用文獻(xiàn)中的試驗(yàn)參數(shù)，對(duì)不同體積水滴的相變時(shí)間分別采用1.1中建立的數(shù)學(xué)模型（模型A）和未考慮對(duì)流換熱系數(shù)的模型B進(jìn)行計(jì)算。由圖2可知，對(duì)于體積為2～5 μL水滴，模型A得到的凝固時(shí)間與試驗(yàn)實(shí)測(cè)值相近，誤差在±15%以內(nèi)；體積為6 μL的水滴凝固數(shù)值預(yù)測(cè)略低于實(shí)測(cè)值，考慮誤差主要來(lái)源于：（1）水滴在液氮浴中引發(fā)紊流的膜態(tài)沸騰，大量氮?dú)饩奂瘜?dǎo)致氣液交界面極不穩(wěn)定，隨時(shí)可能破裂變成大氣泡脫離冰殼表面，導(dǎo)致熱電偶測(cè)溫精度低；（2）液氮紊流的膜狀沸騰蒸發(fā)相變涉及多種沸騰機(jī)制，但由于該過(guò)程具有強(qiáng)烈的非定常性，相間的速度差異、交界面運(yùn)動(dòng)和動(dòng)量、能量交換等因素導(dǎo)致沸騰傳熱的準(zhǔn)確描述的難度大，故模型A中關(guān)于對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算中僅考慮水滴與低溫環(huán)境間的膜態(tài)沸騰換熱。相比之下，模型B的預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)值偏差較大，本文建立的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)實(shí)測(cè)值吻合更佳，驗(yàn)證了本文數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。

圖2 微小水滴液氮環(huán)境凝固數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證Fig.2 Verification of the mathematical model of microdroplet solidification in liquid nitrogen environment

2 液氮環(huán)境冰粒高效制備試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高效冰粒制備試驗(yàn)系統(tǒng)由制冰單元和數(shù)據(jù)采集單元組成如圖3所示，其中制冰單元包含制冰倉(cāng)、水霧化系統(tǒng)和液氮霧化系統(tǒng)。水霧化系統(tǒng)主要包括AAZ-W型空心錐形低壓微細(xì)霧化噴嘴、高壓水泵等部件，液氮霧化系統(tǒng)主要包括耐低溫精細(xì)錐形霧化噴嘴和自增壓液氮罐。數(shù)據(jù)采集單元采用OMEGA-E型熱電偶測(cè)溫管串對(duì)制冰單元溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集，選用高頻電磁流量計(jì)配合無(wú)線端子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行水霧化系統(tǒng)的流量監(jiān)測(cè)，利用徠卡Z6APO顯微鏡進(jìn)行冰粒粒徑統(tǒng)計(jì)。

圖3 高效冰粒制備系統(tǒng)示意Fig.3 Schematic diagram of efficient ice particle preparation system

本試驗(yàn)系統(tǒng)原理是通過(guò)液氮霧化系統(tǒng)為制冰單元預(yù)冷，水霧化系統(tǒng)生成的微小水滴在超低溫環(huán)境中沉降凝結(jié)，以實(shí)現(xiàn)冰粒的高效實(shí)時(shí)制備。試驗(yàn)設(shè)計(jì)了平行順流式、平行逆流式和T型混流式3種水-液氮雙霧化系統(tǒng)換熱結(jié)構(gòu)，為滿足多結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗(yàn)條件，選用換熱面積最大的平行順流式結(jié)構(gòu)進(jìn)行制冰倉(cāng)參數(shù)設(shè)計(jì)。

水霧化系統(tǒng)生成的水滴粒徑約為100～200 μm，采用模型A計(jì)算換熱時(shí)間t=0.035 s。由于液氮為低黏性流體，且在平行順流式中和水滴流動(dòng)方向保持一致，故不考慮兩相間黏性阻力，利用牛頓定律估算水滴沉降距離H如下：

由空心錐形霧化噴嘴數(shù)據(jù)可知，水滴初始速度v0=10 m/s，代入式（8）得到H=0.35 m。本試驗(yàn)中，制冰倉(cāng)的上部設(shè)計(jì)為單層圓柱狀沉降段H1，為保證水滴和液氮充分接觸凍結(jié)，H1=2H=0.7 m。為方便冰粒沉降輸送和避免其在倉(cāng)底發(fā)生黏結(jié)，制冰倉(cāng)下部設(shè)計(jì)加裝圓臺(tái)狀雙層保溫段，高度H2=1 m，上、下端蓋高度H3均為0.2 m，則制冰倉(cāng)的高度H'=H1+H2+2H3=2.1 m。

制冰倉(cāng)的直徑通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量液氮霧化噴嘴實(shí)際霧化面積設(shè)定［18］，實(shí)測(cè)霧化面積Sn為0.053 m2，即霧化半徑Rn為0.13 m。為優(yōu)化制冰倉(cāng)體積，試驗(yàn)設(shè)定霧化結(jié)構(gòu)每行最多安放4個(gè)霧化噴嘴，即D=8Rn=1.04 m。為更好地維持冰粒制備的低溫環(huán)境，制冰倉(cāng)外壁面均加裝5 mm保溫材料。

2.2 試驗(yàn)方案

基于換熱器工作原理，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了3種水-液氮雙霧化配合結(jié)構(gòu)：（1）平行順流式；（2）平行逆流式；（3）T型混流式，如圖4所示。試驗(yàn)時(shí)，控制自增壓液氮罐和高壓水泵對(duì)多霧化結(jié)構(gòu)的初始供給壓力相同。水-液氮雙霧化系統(tǒng)均采用1.5 mm通徑的霧化噴嘴，設(shè)定水-液氮的霧化流量比為1：2，通過(guò)調(diào)節(jié)噴嘴安放位置完成3種霧化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的布置，具體設(shè)置參數(shù)見(jiàn)表1。水滴在低溫沉降過(guò)程中相變凍結(jié)，生成的冰粒通過(guò)制冰倉(cāng)下端出口落入冰粒收集容器，通過(guò)數(shù)據(jù)采集單元獲得其粒徑及溫度數(shù)據(jù)。

表1 雙霧化系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)Tab.1 Design parameters of double atomization system

圖4 水-液氮雙霧化配合結(jié)構(gòu)示意Fig.4 Schematic diagram of water-liquid nitrogen double atomization structure

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

（1）制冰倉(cāng)溫度變化規(guī)律。

為提高制冰單元的穩(wěn)定性，試驗(yàn)初始應(yīng)安裝并啟動(dòng)液氮霧化系統(tǒng)對(duì)制冰倉(cāng)進(jìn)行降溫預(yù)冷，時(shí)長(zhǎng)為3 min。待倉(cāng)內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到冰粒制備所需的超低溫條件后，加裝并啟動(dòng)水霧化系統(tǒng)，觀察冰粒收集容器內(nèi)落冰情況。圖5示出T型混流式結(jié)構(gòu)下一次制冰系統(tǒng)運(yùn)行的制冰倉(cāng)溫度變化曲線，該次運(yùn)行總時(shí)長(zhǎng)為430 s，第40 s時(shí)啟動(dòng)液氮霧化系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)冷，倉(cāng)內(nèi)溫度在時(shí)間為3 min內(nèi)由室溫逐漸降至-140 ℃以下。制冰階段，啟動(dòng)水霧化系統(tǒng)，制冰倉(cāng)溫度急劇回升，在極短的時(shí)間內(nèi)有大量冰粒落入底部冰粒收集容器中。最后，先后關(guān)停雙霧化系統(tǒng)，制冰結(jié)束，倉(cāng)內(nèi)溫度短暫下降后趨于平穩(wěn)。

圖5 T型混流式制冰倉(cāng)溫度變化曲線Fig.5 Temperature variation curve of T-type mixing-flow ice making chamber

（2）雙霧化結(jié)構(gòu)優(yōu)選。

冰粒的力學(xué)性能是影響射流表面處理作業(yè)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一［20-22］。在冰粒射流的研究中，冰粒硬度反映了其產(chǎn)生沖蝕和切削等作用的能力，對(duì)表面材料去除率影響很大［22］。此外，由于冰粒磨料存在環(huán)境對(duì)溫度要求的特殊性，其顆粒間的黏結(jié)特性也會(huì)直接關(guān)系到冰粒輸送的穩(wěn)定性［23-24］，進(jìn)而影響最終清洗作業(yè)的質(zhì)量。因此，本文選取冰粒的硬度和黏結(jié)力作為評(píng)價(jià)和優(yōu)選雙霧化結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)。

圖6示出3種結(jié)構(gòu)在一次制冰系統(tǒng)運(yùn)行后獲得的冰粒。

圖6 多結(jié)構(gòu)制冰結(jié)果Fig.6 Results of multi-structure ice particles preparation

圖6（a）中，平行順流式結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)產(chǎn)物為冰水混合物，溫度為1.9 ℃。在順流式的流場(chǎng)中，霧化后的液氮和水滴在入口處接觸并形成較大的溫差，隨著重力下降，溫差沿傳熱路徑減小。由于液氮經(jīng)霧化后大量沸騰生成氮?dú)?，制冰倉(cāng)的傳熱面積并不足以使水滴充分凍結(jié)，導(dǎo)致收集的冰從雪花狀快速黏連為片狀冰。圖6（b）中，平行逆流式結(jié)構(gòu)生成冰粒的溫度約為-6.7 ℃，堆積后黏連壓實(shí)成大塊團(tuán)狀的情況較為嚴(yán)重。相較順流式結(jié)構(gòu)，逆流式流場(chǎng)中的液氮和水滴在傳熱路徑中的溫差分布較為均勻，在同樣的傳熱條件下所需的傳熱面積更小。但由于液氮在沿著豎直向上的方向流動(dòng)時(shí)劇烈相變，制冰倉(cāng)頂部有大量氮?dú)庖绯觯瑢?dǎo)致液氮消耗量大，獲得的冰粒溫度并不理想。由圖6（c）可知，T型混流式結(jié)構(gòu)獲得的產(chǎn)物為類似砂粒狀的純固態(tài)冰顆粒，溫度可低至-89.8 ℃，運(yùn)行過(guò)程中出冰量大且連續(xù)?；炝魇搅鲌?chǎng)中，液氮和水滴呈交叉十字向流動(dòng)，液氮噴嘴可沿徑向自上而下的靈活排布，霧化預(yù)冷后的制冰倉(cāng)將維持在均勻、穩(wěn)定的超低溫狀態(tài)。水滴在入口處的大溫差下瞬間相變，并沿著下降路徑進(jìn)一步硬化，最終獲得硬度較高的理想冰粒。

為進(jìn)一步研究換熱結(jié)構(gòu)對(duì)黏結(jié)力的影響，對(duì)多結(jié)構(gòu)下制冰結(jié)果為純固態(tài)的冰粒進(jìn)行顯微觀察，如圖7所示。

圖7 冰粒形態(tài)Fig.7 Morphology of ice particles

結(jié)果表明，平行逆流式結(jié)構(gòu)下制備的冰粒粒徑普遍更小，顆粒形態(tài)較差，有較為嚴(yán)重的冰粒團(tuán)聚黏連情況；T型混流式結(jié)構(gòu)獲得的冰粒圓度較高，多數(shù)有清晰的邊緣，未觀察到明顯的團(tuán)狀黏連。采用Imang J軟件對(duì)T型混流式結(jié)構(gòu)下圓度較高的冰粒粒徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示有89%的冰粒粒徑分布范圍在100～200 μm之間，平均粒徑為146.1 μm，如圖8所示。

圖8 T型混流式制備冰粒粒徑分布Fig.8 Particle size distribution diagram of ice particles prepared by T-type mixing flow ice making chamber

為進(jìn)一步優(yōu)選出適用于冰粒射流清洗的冰粒制備結(jié)構(gòu)，對(duì)多結(jié)構(gòu)冰粒產(chǎn)物的硬度和黏結(jié)特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)?；趯?shí)測(cè)的冰粒溫度數(shù)據(jù)，冰粒的莫氏硬度采用圖9中TAOSHIAKI等［25］推薦的曲線進(jìn)行厘定。

圖9 冰莫氏硬度與溫度的關(guān)系Fig.9 Relationship between Mosh hardness of ice and temperature

由圖9可知，冰粒的莫氏硬度隨溫度變化的趨勢(shì)為增-減-增-平型，硬度區(qū)間為2～4，峰值出現(xiàn)在-60 ℃和-100 ℃附近。此外，本文采用JENSEN等［26］建立的冰粒間克服黏結(jié)所需分離拉力和冰粒溫度的定量關(guān)系，對(duì)冰粒的黏結(jié)特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。由圖10可知，黏結(jié)冰粒的分離力隨溫度上升呈現(xiàn)指數(shù)式增長(zhǎng)，并在-27 ℃左右?guī)捉?。對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果可知，平行順流式和平行逆流式結(jié)構(gòu)生成的冰粒都存在溫度過(guò)高，黏連嚴(yán)重的問(wèn)題，對(duì)應(yīng)的莫氏硬度約為2，幾乎不具有材料去除能力；T型混流式結(jié)構(gòu)制備的冰粒溫度為-89.8 ℃，莫氏硬度約為4，黏性力幾乎為0。綜上可知，本試驗(yàn)研究在小流量液氮條件下，實(shí)現(xiàn)了硬度較高且不宜黏連的優(yōu)質(zhì)冰粒磨料制備，可以滿足冰粒射流綠色清洗工藝的作業(yè)工況。

圖10 分離力與冰粒溫度的關(guān)系Fig.10 Relationship between force required to separate two ice particles and temperature

3 結(jié)論

（1）基于傳熱守恒定律，建立單液滴在液氮環(huán)境下凝固的數(shù)值模型，并驗(yàn)證了其求解精度，模型能較好地預(yù)測(cè)液氮環(huán)境下冰顆粒的凝固過(guò)程，可為超低溫環(huán)境下水滴的凝固時(shí)間提供理論依據(jù)。

（2）搭建了冰粒制備系統(tǒng)，設(shè)計(jì)多結(jié)構(gòu)雙霧化制冰方案，并優(yōu)選出T型混流式雙霧化配合結(jié)構(gòu)為最佳制冰結(jié)構(gòu)方案，實(shí)現(xiàn)了冰粒實(shí)時(shí)高效制備，為冰粒射流工業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

（3）搭建的冰粒制備系統(tǒng)可在水-液氮霧化流量比為1：2時(shí)制備理想的冰粒磨料，其平均粒徑為146.1 μm，溫度為-89.8 ℃，莫氏硬度約為4，黏性力幾乎為0，完全滿足冰粒射流的需求。

（4）建議在冰粒高效制備的基礎(chǔ)上，開(kāi)展冰粒的摻混、輸運(yùn)及射流參數(shù)優(yōu)化等方面研究，以推動(dòng)冰粒射流綠色清洗工業(yè)化應(yīng)用。