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今天上午看到一个专利，大概的意思给各位大家分享下，在高压喷射管路周围添加降温装置，将高压水降到0摄氏度左右，然后利用水喷射出后的吸热作用，使水射流内部产生冰晶体，利用这种冰晶体切割。这个专利并未见到有实际应用，专利中也没有应用实例。
1 G1 Y8 [+ d2 o' _0 a# P8 o首先想说一下这个想法是非常好的，如果可行的话可以提高喷嘴寿命，节约磨料，维护也极为方便。但是这种方法的切割能力肯定是非常有限的，3 ~. J& }+ A% a. J! y2 c) N
首先宏观上讲冰的硬度在0摄氏度时是非常非常低的。有网络资料提供说，( c9 ^" g' @; f6 \5 U# ]
纯冰在不同温度下的莫式硬度为：
r$ o0 ~ u- d0 ℃ ，1～2；
3 Q3 \6 R S p8 O& Y-15℃ ，2～3； % }* W% h. E- f" I& U" H7 ~
-40℃ ，4;
2 W g2 M: g: b' s-50℃， 6;
, @3 D2 b6 |$ |8 a3 X: Q* C* Y如果温度再低 基本上不变化了。
% b9 O1 |# \8 P6 z3 ] ?3 a( ]1 I当然这个硬度是对大块的冰来讲的，对微小的晶粒是否合适还不一定，因为大块的冰存在氢键的作用。另外，微观上讲，微小的冰晶粒形状是否有极大的切削力量也不可知。 Z# K5 `$ q' A8 I
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以下为我个人的再此基础上一个新想法：
! }/ y- v7 O. x4 F2 @首先假设低温下几十个微米的冰晶粒也有同样的硬度的前提，用液氮冷却喷射出的水射流，将冰晶体温度降到-50℃。 N% Y6 J0 b& ?, A" `' v' {
具体实施：1.一种冷却是在喷嘴前段冷却，使内部产生冰晶粒，我们知道晶体的生长都是一个缓慢的过程的，通过控制温度和冷却时间（加大冷却面积）可以有效控制水内部晶粒的大小。' @! ^8 I3 C. f9 g, `
优缺点：这种冷却直接有效，控制方便简单。缺点是低温下材料的性能会与常温大不同，因此可能对材料提出了更多新的挑战。
# r- h/ Z* A+ y; i9 ~2 I- g v# a" x2.在喷射后端冷却，水射流经过一个液氮腔，挥发的液氮气体将之冷却。6 b& n% }: z/ T0 A% q7 T- k' v: E+ G
优缺点：增大了水射流和喷嘴之间的距离，切割受限，可能需要很长的冷却距离，最终导致水射流发散。可能会卷吸进氮气，产生不可知的效果。
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! k# Q" C' I$ c以上仅是个人想法，最终可能是，高压告诉的射流束内部根本不可能产生或者容纳我们传统意义上理解的冰晶粒，最终切割没有任何效果。; V; a0 _$ }/ `; Y# I
如果哪位有条件的话，买一瓶液氮，直接用液氮喷到水射流上看看是否有效果，验证一下。
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小弟不才刚接触水射流几个月，专业也不是啥流体力学 液压 机械类，属半路出家。所以很多都是个人想法没有专业依据。9 e% I" Q" L4 s) l( [
不对之处请包涵，愿与各位共同探讨。
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发表于 2012-7-26 10:05:25
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