王伊安 梁文博 王法耀

（東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 概述

當(dāng)前，各類能源和資源的巨大消耗量加劇了一些資源的稀缺程度。水資源的浪費(fèi)和分布的不均性，可能成為造成未來資源危機(jī)的隱患。綜合考慮水的使用節(jié)約、回收利用等環(huán)節(jié)，是預(yù)防這種危機(jī)的途徑。洗車行業(yè)因分散不均、管理松散、監(jiān)管薄弱、極低的水回收率導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)相當(dāng)嚴(yán)重。同時(shí)，汽車產(chǎn)業(yè)的膨脹式發(fā)展也加速了汽車清洗水資源的浪費(fèi)。為貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展觀，一方面，從根本上解決洗車工藝中水資源浪費(fèi)的棘手問題；另一方面，北方冬季時(shí)間較長，洗車也存在著需要解決的難題。例如，傳統(tǒng)的沖水洗車會(huì)造成制動(dòng)器結(jié)凍抱死，車門無法打開等影響用車安全的問題。為此，提出研制節(jié)水型空氣溫度濕度可調(diào)式汽車外部清洗機(jī)的解決方案。

圖1 清洗機(jī)結(jié)構(gòu)總成示意圖

2 常用的汽車外部清洗方法

2.1 常用方法特點(diǎn)比較?，F(xiàn)在主流的洗車工藝主要有傳統(tǒng)的高壓水槍人工沖洗、毛刷式洗車機(jī)、無接觸式洗車機(jī)、蒸汽式洗車和無水洗車技術(shù)等。當(dāng)今國內(nèi)外對(duì)洗車機(jī)的研究側(cè)重點(diǎn)在節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保、全自動(dòng)智能化操控以及減少車身損傷等問題上。

2.2 高壓水槍清洗工藝。高壓水槍是目前最普及的洗車工具，在哈爾濱市洗車行中有90％以上的使用率。其清洗流程較為簡(jiǎn)單，主要分為如下幾個(gè)步驟：2.2.1水槍噴灑清水淋濕車身。2.2.2將清洗液涂抹或噴灑至車身，使灰塵軟化。2.2.3水槍將車身清洗干凈，借助水流的沖刷作用和清洗液的潤滑作用將污漬剝離，從而達(dá)到車身清潔的效果。2.2.4抹布將車身水滴抹干。

2.3 用水量調(diào)查與分析。為深入了解傳統(tǒng)高壓水槍的耗水情況，對(duì)位于哈爾濱市某街區(qū)一處洗車行進(jìn)行用水量調(diào)查。因該街區(qū)車流量較大，車輛類型較為齊全，可以確保調(diào)查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和完整。

經(jīng)計(jì)算分析，該洗車行一年需用水大約273噸左右。通過走訪哈爾濱市車管部門、瀏覽網(wǎng)站及查閱相關(guān)報(bào)刊書籍，對(duì)哈爾濱機(jī)動(dòng)車輛保有量進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查。經(jīng)統(tǒng)計(jì)：哈市截止到2010年6月機(jī)動(dòng)車保有量65.5萬輛。包括出租車1.23萬輛，貨車3.7萬輛，客車900輛，長途客車4700輛，其余為公務(wù)用車及私家車。通過調(diào)查，絕大多數(shù)前往洗車行的主要為出租車、公務(wù)用車及私家車，保守計(jì)算為60萬輛左右。經(jīng)計(jì)算，哈市每年洗車消耗的水量大約在90萬噸?？梢娤窜囉盟牧烤薮?，節(jié)約用水成了當(dāng)務(wù)之急。

3 節(jié)水型空氣溫度濕度可調(diào)式汽車外部清洗機(jī)設(shè)計(jì)方案

當(dāng)今各行各業(yè)正積極探索節(jié)水方法。將水霧化是從根源上節(jié)約用水的新方式，效果明顯。節(jié)水型空氣溫度濕度可調(diào)式汽車外部清洗機(jī)的設(shè)計(jì)方案，克服了以上幾種洗車工藝的不足，是低成本、高效率的新式洗車設(shè)備。

3.1 工作原理與設(shè)計(jì)方案。節(jié)水型空氣溫度濕度可調(diào)式汽車外部清洗機(jī)的工作原理是：利用高速氣流將水霧化成小液滴，將車身頑固污漬浸潤、軟化、剝離，然后利用氣流的動(dòng)能將其吹離車體。針對(duì)冬季洗車存在的問題，可以將水或氣流進(jìn)行加熱，并使用溫控裝置進(jìn)行調(diào)溫。清洗機(jī)由水汽混合控制總成和水箱溫度調(diào)節(jié)裝置兩部分組成。如圖1所示。

3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇。空氣泵是提供穩(wěn)定足夠壓力的氣源。適宜的氣壓、流速將會(huì)對(duì)清洗機(jī)清洗效果產(chǎn)生很大的影響。3.2.1氣源壓力的選擇。通過一系列實(shí)驗(yàn)，選取空氣壓力0.8MPa的空氣壓縮機(jī)作為氣流動(dòng)力源，以此作為試驗(yàn)霧化噴頭效果的基礎(chǔ)設(shè)備。3.2.2噴頭參數(shù)的選擇。以噴頭的噴射形狀、噴射距離、覆蓋面積、氣體壓強(qiáng)為基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行了一系列的對(duì)比試驗(yàn)。首先是噴射形狀的選擇。用兩種簡(jiǎn)單的小型噴頭用以試驗(yàn)圓錐形噴霧和扇形噴霧的清潔效果，結(jié)果是圓錐型噴霧效果優(yōu)于扇形噴霧。選用了水壓霧化和虹吸氣壓霧化兩種類型的噴頭進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較，發(fā)現(xiàn)水壓霧化噴頭構(gòu)造簡(jiǎn)單、壓力合適且節(jié)水。設(shè)計(jì)制造噴頭的部分技術(shù)參數(shù)：空氣壓力0.4MPa，重力落差450mm時(shí),液體流量57L/h，噴流角度22°，有效噴射距離500mm（以傳統(tǒng)高壓水槍的常用距離400～500mm 為宜，選用有效噴射距離在500mm左右的噴頭），最大噴射距離4.6m，噴射覆蓋面積在300～400mm2。設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

圖2 濕度可調(diào)式霧化噴頭設(shè)計(jì)方案示意圖

3.3 設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)分析。由氣泵輸出的高速氣流等同于水流的沖刷效果，通過噴頭霧化后的液滴可充分接觸污漬，起到浸潤效果，令污漬與車身分離，對(duì)車漆沒有損傷，避免結(jié)凍。加熱裝置可以使液滴溫度適于與灰塵浸潤，加快作用效果，令附著得水分加速蒸發(fā)，以防結(jié)冰。空氣流量、水流量調(diào)節(jié)閥和溫度調(diào)節(jié)裝置可根據(jù)使用需求合理選擇工作模式，節(jié)約電能。整套裝置結(jié)構(gòu)輕巧，便于操作，環(huán)境友好型強(qiáng)?，F(xiàn)原形機(jī)已經(jīng)完成制造，正在進(jìn)行實(shí)用性試驗(yàn)。通過使用原形機(jī)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)初定經(jīng)濟(jì)技術(shù)考核指標(biāo)，即比高壓水槍清洗節(jié)約用水40％～50％，節(jié)約用電20％～30％，真正實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能。目前，該種洗車機(jī)原型機(jī)系手動(dòng)操作，工作方式類似于傳統(tǒng)高壓水槍。但經(jīng)進(jìn)一步設(shè)計(jì)改進(jìn)，完全可將其智能化。而且，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，可加裝廢水回收裝置，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。同時(shí)，可與城市污水處理廠的中水管道連接，進(jìn)一步為企業(yè)和社會(huì)節(jié)省洗車成本。

結(jié)束語

節(jié)水型空氣溫度濕度可調(diào)式汽車外部清洗機(jī)開創(chuàng)了以空氣動(dòng)力源進(jìn)行洗車的先河。實(shí)現(xiàn)了水、電資源的綜合節(jié)約?？梢灶A(yù)見的是以空氣為動(dòng)力源的設(shè)備以其獨(dú)特的特點(diǎn)，必將會(huì)得到更為廣闊的運(yùn)用空間。節(jié)水型空氣溫度濕度可調(diào)式汽車外部清洗機(jī)的應(yīng)用具有廣闊的前景，所能清洗的范圍也將不局限于汽車車身。

[1]郭宏偉,范銘,張金發(fā),葛士福.節(jié)能型空氣電加熱器的研究[J].能源研究與利用,1993,3：14-16.

[2]戴文權(quán),杜茂安,汪林.基于無堵塞BAF技術(shù)的洗車循環(huán)用水處理設(shè)備[J].中國給水排水,2008,22：106-108.

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