清洗技术本身的应用价值来源于清洗设备的开发设计过程和清洗技术的应用推广,两者相辅相成,相得益彰,共同促进清洗技术价值从实验室阶段到中试阶段,再到工业自动化开发阶段的转化进程。研究基于CO₂流体热力学特性的绿色清洗技术设备开发和实验分析,在我国当前淘汰高耗能产业的发展战略背景下具有十分重要的现实意义。本研究以校企合作的精密部件清洗应用开发以及与航天十四所合作的文物清洗实验分析作为项目背景。一方面通过结合先进试验方法和化工热力学理论设计并优化试验参数,以此不断拓展CO₂清洗技术的应用价值;另一方面,结合清洗工艺参数优化实验研究出现的问题、CO₂流体相变机理的理论研究和对设备结构功能的充分把握,在原有清洗设备机构和功能的基础上,设计扩展的清洗喷嘴机构和温度压力关联控制回路。基于以上本文完成的主要研究内容如下:1、基于节流过程的温降效应原理和单喷嘴同轴双相流的结构特点,将原本单喷嘴的雪花CO₂机构扩展为多喷嘴喷头;2、针对超临界CO₂清洗过程的温度压力控制要求,在结合前期控制系统频域建模的基础上,利用Peng-Robinson方程建立温度和压力控制回路设定值的对应关系,并基于该对应关系设计选型,完成触摸屏、PLC模拟量控制、变频器通信的关联通讯控制,实现了关联两个控制回路的工程方法;3、深入分析雪花CO₂清洗工艺特点,结合企业项目的清洗对象具体实际,通过实验研究和流体仿真等手段分析清洗力作用变化范围,综合清洗面积的计算和清洗损伤的分析,得到可以用于工业化清洗开发的优化清洗工艺参数;4、在超临界CO₂流体干燥脱盐试验中,根据离子色谱分析结果和脱水效率优选夹带剂,并根据样品的干缩变形率变化,基于田口方法设计正交试验,优化工艺参数;5、基于固相CO₂清洗的“微爆”作用原理,通过气固耦合的仿真分析方法,得到影响“微爆”作用的潜在因素并在清洗实验中设计析因试验。结合SEM电镜EDS元素分析和空隙率计算结果,基于超疏水理论将表面能的液滴角测量值作为响应变量设计响应面优化实验,将优化的工艺参数指导固相CO₂清洗设备的定制化开发。