新型熱水融雪車(chē)

陳玥明

一、現(xiàn)有技術(shù)分析

目前，國(guó)際上主要有4類(lèi)除雪方式。第一類(lèi)是將路面積雪臨時(shí)掃推至路邊堆積，等待裝載運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)行二次清除處理。第二類(lèi)是將積雪抽吸進(jìn)裝置中加壓噴射，拋至離路邊更遠(yuǎn)的空曠地帶存放，或直接噴射拋入運(yùn)輸車(chē)內(nèi)運(yùn)走。第三類(lèi)是通過(guò)高溫氣體直接噴吹路面積雪，使其融化后再收集至車(chē)體水箱內(nèi)就近排放;化學(xué)融雪法則通過(guò)環(huán)保的融雪劑與積雪進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，在不影響交通的前提下使積雪融化為雪水。第四類(lèi)是通過(guò)特殊的循環(huán)刨錘機(jī)構(gòu)破冰裝置將路面積冰敲碎后收集處理，并結(jié)合其他除雪技術(shù)共同完成除雪工作。以上四類(lèi)除雪技術(shù)的優(yōu)、缺點(diǎn)如表1。

從表1可以得出，最佳的除雪技術(shù)方案集中于融雪類(lèi)技術(shù)，而在融雪類(lèi)技術(shù)方案里，冰雪物質(zhì)的熱交換效率及單次除雪時(shí)間與除雪效率有直接關(guān)系。

火焰融雪及化學(xué)融雪技術(shù)因噪聲、環(huán)境污染、成本等因素不適合新融雪技術(shù)課題，而現(xiàn)有的蒸汽融雪技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中受路面清潔度及平整度等因素影響，易造成融雪不均勻。蒸汽融雪設(shè)備污水箱體容積小，縮短了單次除雪的時(shí)間，效率低、速度慢，也不適合新融雪技術(shù)課題。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

我在設(shè)計(jì)新型熱水融雪車(chē)時(shí)，提高了對(duì)熱水噴射距離及熱水溫度與可循環(huán)熱水補(bǔ)充系統(tǒng)，融雪過(guò)程中環(huán)境因素導(dǎo)致的熱量損耗，掃雪、拋雪、融雪技術(shù)的兼容性，冰雪中雜物分離技術(shù)等的設(shè)計(jì)要求。

新型熱水融雪車(chē)由集雪裝置、融雪裝置、蓄水裝置組成。

在集雪裝置結(jié)構(gòu)中，動(dòng)力滾刷旋轉(zhuǎn)將積雪掃起，前置的碎雪裝置將塊狀積雪擊碎并加速吹向入雪口，經(jīng)濾網(wǎng)后，大顆粒雜物被分離進(jìn)入積渣盒內(nèi)存放，小顆粒雜物隨碎冰雪通過(guò)排雪管出雪口進(jìn)入融雪裝置入雪口。

集雪裝置結(jié)構(gòu)中設(shè)有除雪閥及排雪管活動(dòng)裝置。路面積雪較少時(shí)，可關(guān)閉除雪閥，使其成為獨(dú)立的掃雪設(shè)備。當(dāng)在空曠道路上除雪時(shí)，打開(kāi)除雪閥，調(diào)轉(zhuǎn)排雪管出雪口方向，調(diào)整出雪口拋雪角度，可使其成為獨(dú)立的拋雪設(shè)備。當(dāng)在城市擁擠的道路上除雪時(shí)，可將排雪管出雪口對(duì)準(zhǔn)融雪裝置入雪口，使其成為新型融雪設(shè)備。

融雪裝置采用全封閉殼體理念，殼體通過(guò)外部加熱裝置預(yù)熱，殼體內(nèi)部增設(shè)熱水噴淋系統(tǒng)，采用分段式融雪技術(shù)，在傳輸過(guò)程中將碎冰雪分段隔離。以每段碎冰雪為單位，通過(guò)熱水直噴及高溫殼體的全包圍立體式噴吹方式，使碎冰雪經(jīng)過(guò)幾段噴淋點(diǎn)后全部融化為雪水。具體分析如圖1。

圖1分析數(shù)據(jù)顯示，碎冰雪分段后以單位雪量進(jìn)行直噴融雪過(guò)程中，新落雪和密實(shí)雪在經(jīng)歷四至五段噴淋點(diǎn)后，基本完全融化為雪水，而冰雪混合體及碎冰塊類(lèi)需要經(jīng)歷更多熱水噴淋段后才能逐漸融化。

封閉殼體外部采用全密封阻燃性保溫材料包裹，減少熱量損耗，殼體表面設(shè)有加熱裝置，從融雪裝置入雪口落雪點(diǎn)開(kāi)始，殼體溫度直線(xiàn)下降到一定溫度值后隨冰雪移動(dòng)，逐漸上升至第一段噴淋點(diǎn)處。經(jīng)過(guò)第二段噴淋點(diǎn)處時(shí)，殼體溫度會(huì)隨之下降，到第三段噴淋點(diǎn)處逐漸回升。經(jīng)歷波浪式溫度起伏后，冰雪完全融化，殼體溫度基本保持恒定值。雪水經(jīng)融雪裝置出水口流入蓄水罐內(nèi)，融雪過(guò)程結(jié)束。

融雪裝置殼體與熱水的初始熱源溫度值均設(shè)為70℃，在融雪過(guò)程中溫度波動(dòng)范圍小于5%。溫控系統(tǒng)采用儀表檢測(cè)自動(dòng)控制，封閉殼體熱源取自熱水水箱，熱水噴淋系統(tǒng)采用熱水增壓循環(huán)泵加壓至熱水管路，通過(guò)高壓熱水噴頭近距離直噴碎冰雪表面，達(dá)到最高的雪水熱交換效率。

融雪裝置的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于，融化后的雪水如何按照合適的比例分配給熱水箱和蓄水罐，使熱水箱的雪水量正好達(dá)到熱水循環(huán)泵抽出的熱水流量，使其進(jìn)、出水流量平衡。

熱水箱因冰雪水流入后溫度降低，此時(shí)儀表溫度檢測(cè)裝置自動(dòng)控制。當(dāng)溫度低于設(shè)定下限值時(shí)，加熱裝置自動(dòng)加熱;當(dāng)溫度高于設(shè)定上限值時(shí)，停止加熱。碎冰雪融化后，多余的雪水排入蓄水罐存儲(chǔ)。當(dāng)蓄水罐儲(chǔ)水量達(dá)到上限值時(shí)，停止除雪工作，雪水就近被排入城市下水井內(nèi)后，重新開(kāi)始下一輪融雪工作。

三、創(chuàng)新點(diǎn)

1.高溫封閉殼體融雪效果占冰雪融化量的30%，熱水直接噴淋融雪效果占冰雪融化量的70%。

2.雪水按一定比例補(bǔ)充流入熱水箱內(nèi)，其補(bǔ)充水量約占融化雪水量的20%至30%，熱水箱內(nèi)新補(bǔ)充的水量因流量小，可在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)加熱裝置迅速升溫，達(dá)到設(shè)定溫度70℃，以保證融雪效率。

3.在融雪裝置中首次采用泥沙過(guò)濾裝置等新結(jié)構(gòu)，提高了雪水熱交換效率。

4.在整車(chē)的蓄水裝置中，最大化地提高蓄水能力，從而達(dá)到除雪過(guò)程時(shí)間更長(zhǎng)、除雪效率更高，縮短單次除雪時(shí)間。

新型熱水融雪車(chē)仍存在不足之處，比如，集雪裝置上的排雪管道口較高，設(shè)計(jì)時(shí)將局限于橋梁隧道的高度限定要求，如果將排雪管道口高度設(shè)計(jì)得較低，則蓄水罐高度相應(yīng)降低，存儲(chǔ)雪水容量減少，影響單次除雪時(shí)間。排雪管道的設(shè)計(jì)位置在車(chē)頭前會(huì)影響駕駛員的前方視線(xiàn)等。

未來(lái)，我會(huì)繼續(xù)改進(jìn)，使新型熱水融雪車(chē)更加完美，功能更多，效率更高。