超高壓技術，把液體或氣體加壓到100MPa以上的技術稱為“超高壓技術”（ultra-high pressure, 簡稱UHP）。這項技術類型分為超高靜壓技術、超高壓水射流技術和動態超高壓技術，在套用上也非常廣泛。
基本介紹
- 中文名：超高壓技術
- 外文名：ultra-high pressure
- 簡稱：UHP
- 分類：超高靜壓技術、超高壓水射流技術
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超高壓技術-定義
一般情況液體或氣體壓力在0.1mpa～1.6mpa稱為低壓，1.6mpa～10mpa稱為中壓，10～100MPa稱為高壓，100MPa以上稱為超高壓.本文闡述的UHP技術的壓力通常在100～1000MPa.或更高。而把液體或氣體加壓到100MPa以上的技術稱為“超高壓技術”（ultra-high pressure, 簡稱UHP）
超高壓技術-類型
超高靜壓技術
static high pressure technique
靜態超高壓是指可以相對長期維持的高壓強。所謂相對長期是指有足夠的時間，把壓縮功所產生的熱量通過熱傳導的方式與環境溫度平衡。因此靜態高壓是等溫壓縮過程。 在這個領域粉末冶金的用的等靜壓設備在150～630MPa 食品殺菌在350～600MPa 試驗機型在100MPa～3GPa 金剛石壓機大都在5GPa以上 世界人工超高靜壓是550GPa 超過地心最高壓強360 GPa
超高壓水射流技術
普通水經過一個超高壓加壓器，將水加壓至4,000 bar (60,000psi)，然後通過一個細小的噴嘴(其直徑為0.004英寸至0.016英寸)，可產生一道每秒達915公尺(約音速的三倍)的水箭，此道水箭可做各種表面處理及切割各種非金屬物質如紙類、紙尿褲、玻璃、纖維、海綿等。
動態超高壓技術
dynamic ultra-high pressure technique
超高壓技術-典型套用
等靜壓技術
等靜壓技術是一種利用密閉高壓容器內製品在各向均等的超高壓壓力狀態下成型的超高壓液壓先進設備等靜壓工作原理為帕斯卡定律：“在密閉容器內的介質（液體或氣體）壓強，可以向各個方向均等地傳遞。” 等靜壓技術已有70多年的歷史，初期主要套用於粉末冶金的粉體成型；近20年來，等靜壓技術已廣泛套用於陶瓷 鑄造、原子能、工具製造、塑膠、超高壓食品滅菌和石墨等領域。等靜壓技術按成型和固結時的溫度高低，分為冷等靜壓、溫等靜壓、熱等靜壓三種不同類型。
超高壓水刀
超高壓水刀（水切割）的基本技術既簡單又極為複雜。當水被加壓至60,000 PSI (或以上)並且從一小開孔通過時, 它可切割各種軟質材料包括食品, 紙張, 紙尿片, 橡膠及泡棉. 而當少量的砂如石榴砂被加入水射流中與其混合時, 所產生之加砂水射流, 實際上可切割任何硬質材料包括金屬, 複合材料, 防彈材料,石材及玻璃. 超高壓水刀也可使用於各種不同的工業表面處理套用如換熱器管程清洗,船身清洗及汽車噴漆設備清洗.
原理
帕斯卡原理是17世紀法國帕斯卡（Pascal）提出的，通常表述如下內容：密閉液體上的壓強，能夠大小不變地向各個方向傳遞。 帕斯卡定律是流體力學中，由於液體的流動性，封閉容器中的靜止流體的某一部分發生的壓強變化，將大小不變地向各個方向傳遞。帕斯卡首先闡述了此定律。壓強等於作用壓力除以受力面積。根據帕斯卡定律，在水力系統中的一個活塞上施加一定的壓強，必將在另一個活塞上產生相同的壓強增量。如果第二個活塞的面積是第一個活塞的面積的10倍，那么作用於第二個活塞上的力將增大為第一個活塞的10倍，而兩個活塞上的壓強仍然相等。 這一定律是法國數學家、物理學家、哲學家布萊士·帕斯卡首先提出的。這個定律在生產技術中有很重要的套用，液壓機就是帕斯卡原理的實例。它具有多種用途，如液壓制動等。帕斯卡還發現靜止流體中任一點的壓強各向相等，即該點在通過它的所有平面上的壓強都相等。這一事實也稱作帕斯卡原理。 可用公式表示為： F1/S1=F2/S帕斯卡原理
帕斯卡原
超高壓技術-等靜壓技術
冷等靜壓技術
金剛石壓機美國Avure Technologies公司冷等靜壓設備
溫等靜壓技術
溫等靜壓技術，壓制溫度一般在80～120℃下．也有在250~450℃下，使用特殊的液體或氣體傳遞壓力，使用壓力為300MPa左右。主要用於粉體物料在室溫條件下不能成型的石墨、聚醯胺 橡膠材料等。以使能在升高的溫度下獲得堅實的坯體。
熱等靜壓技術
熱等靜壓技術(HIP) 是一種在高溫和高壓同時作用下，使物料經受等靜壓的工藝技術，它不僅用於粉末體的固結．睫傳統粉末冶金工藝成型與燒結兩步作業一併完成．而且還用於工件的擴散粘結，鑄件缺陷的消除，複雜形狀零件的製作等。在熱等靜壓中，一般採用氬、氨等惰性氣體作壓力傳遞介質，包套材料通常用金屬或玻璃。工作溫度一般為1000~2200℃ ，工作壓力常為100~200MPa。 熱等靜壓原理
熱等靜壓原理
熱等靜壓原理超高壓滅菌技術
（HPP)食品超高壓滅菌（一種費熱殺菌技術）就是在密閉的超高壓容器內，用水作為介質對軟包裝食品等物料施以400～600MPa的壓力或用高級液壓油施加以100～1000map的壓力。從而殺死其中幾乎所有的細菌、黴菌和酵母菌，而且不會像高溫殺菌那樣造成營養成分破壞和風味變化。
西班牙NC Hyperbaric公司超高壓滅菌設備
西班牙NC Hyperbaric公司超高壓滅菌設備壓力單位換算
壓力單位換算
註：1. 1工程大氣壓(at)=1公斤力/厘米2.
2. 用水柱表示的壓力，是以純水在4oC時的密度值為標準的.
1磅/英寸2(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克/厘米2(kg/cm2)=0.0689巴(bar)=0.068大氣壓(at m)
1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=14.503磅/英寸2(psi)=1.0197千克/厘米2(kg/cm2)=0.987大氣壓(at m)
1大氣壓(at m)= 101.325千帕(KPa)=0.101325兆帕(MPa)=14.696磅/英寸2(psi)=1.0333千克/厘米2(kg/cm2)=1.0133巴(bar)
1兆帕(MPa)= 106Pa=7500.63mmHg
1Gpa=1000Mpa
真空度以mmHg（Torr）或Kpa、Pa為單位時，指的是絕壓，又稱殘壓、壓力，剩餘壓力或吸入壓力。
當以Mpa為單位時，指的是彈簧真空表的表壓，例：-0.078Mpa。那么絕壓應為0.1-0.078=0.022Mpa。
金剛石對頂砧超高壓技術
DAC裝置的問世及發展
本世紀五十年代出現多種靜高壓發生裝置。其中以Bridgman對頂砧及Dfickazner等改進的 bridgmM 容器占主導，最高壓力可達20--30GPa。由於選擇強度高的優質材料做載入部件是提高壓力的關鍵之一．故人們自然想到用最硬的材料—— 金剛石做壓砧。1950年美國的Lawson和Tang首先使用兩個單晶金剛石和一個徽型活塞，做成一個高壓腔，進行高壓x光衍射研究圖 1。可惜的是，這次嘗試之後，用金剛石做壓砧來產生高壓，幾乎被人們遺忘了。直到1959年美國芝加哥大學的3amieson和Lawson等人用金剛石做了類似
於Bridgn-am容器的裝置，得到Bi在3 GPa的x射線衍射圖2。同年，美國國家標準局(theNational Bureau of Standards- NBS)的Weir等人設計了一套金剛石壓砧容器．以後又做了改進，達到了16 GPa的壓強。之後，為產生較高靜水壓的需要而引入的金屬封墊技術及紅寶石R線測壓技術等，對DAC的發展起了重暮作用，使DAC壓砧技術的套用得到很大發展。1978年，H．K．Mao(毛河光)和P．M．Bell在金剛石壓砧容器中達到了172GPa壓力 ]。1986年，他們在卡內基研究所地球物理實驗室獲得了超過360 GPa(地心的最大壓強)的靜壓強一550 Gp 。這一靜壓強的達到．標誌著近代高壓技術又向前發展了一步。
DAC裝置及實驗技術
2．1 工作原理
圖1為DAC裝置工作原理示意圖。同時推動兩個金剛石壓砧時，置於兩平行金剛石壓砧平面之間的樣品就受到壓力的作用。因壓砧頂部直徑很小(約0．3 ram)，故可達到較高的壓力。
2．2 裝置結構
由於產生和調節壓力的機構不同，DAC裝置有多種類型。現僅以Mao-Befl型為例．對
其結構作一簡介。
圖2 1為裝置整機圖。當順時針擰緊螺栓時，Bellcvf1]~彈簧墊8受到壓縮，並通過槓桿臂5和推力塊3將活塞1向圓筒2中推進．使分別置於活塞和圓筒上的兩塊金剛石壓砧受到擠壓，同時使置於壓砧之間的佯品受到高壓作用。圖3為該裝置的核心部分—— 活塞和圓筒的剖視圖。
放置金剛石壓砧的上下搖床1、2，系由硬質合金加工 上下搖床中央均有一錐形通光孔，壓砧的中心要求與錐孔的中心共軸。粘好金剛石的上下搖床披分別置於圓筒和插塞的半圓柱形搖床槽中，並用搖床槽上的頂絲將搖床固定。做實驗前，經仔細調整， 使上下壓砧“對中”，並使兩壓砧面達到光學級平行(兩壓砧之間無等厚干涉條紋)。 調節方法：即調節搖床槽中的頂絲·為調 對中”，需使搖床沿 、 軸移動；為調“平行”，需使搖床分別沿z、y軸轉動。
註：此處圖片整理中
超高壓技術的優越性
該技術的優越性就在於能最好地保持被加工食物天然的色、香、味及營養成分, 同時又能有效地克服傳統的熱加工方式處理食品所帶來的種種缺陷, 給食品加工業注入了新的活力。超高壓技術與傳統的熱處理相比, 可以保留更多的營養成分, 減少熱敏成分的損失, 並且不會產生熱處理所帶來的蒸煮味, 因此能夠更好地保持食品原有的性狀與風味。目前, 超高壓技術已被套用於果汁、果醬、肉製品、乳製品、海產品、穀類及豆類的加工中。
