爱华网在冬季，如果道路出现冰雪，则将会严重威胁交通安全，增加交通事故发生的概率，因此为了保障道路的行车安全，以及避免经济发展以及社会生活受到冰雪的影响，则必须有效与及时地将路面的冰雪清除。目前，在国内存在多种除雪除冰手段，其中，热力机械复合除雪除冰方法是一种有效的措施，本文探究了该方法的优势以及实际应用，以便完善目前的除冰除雪方法。 1关于机械热力复合除冰除雪的优势分析 机械除雪是一种被普遍运用的除雪方法，机械方法指的是采用机械直接铲除或推扫冰雪，以使路面恢复正常交通的方法；目前，我国运用的除雪机械主要分为两种类型，即螺旋转子机械以及犁式机械[1]。机械除雪技术已经较为成熟，比化学除雪更具有实用价值，但是机械的方法不能有效除冰，且除净率不高，再加上雪层厚度、冰层厚度、气温的高低以及路面状况等因素均会对机械除雪效率造成影响，如需将除净率提高，则可能对路面造成损伤。热力除冰除雪指的是采用温度较高的燃气对路面上的冰或雪进行直接吹扫，以恢复正常交通的方法。热力除雪主要运用在机场的道路的除冰除雪工作中。该技术具有除净率高的优势，但也存在成本较高、污染环境、噪声较大以及能耗大的缺点，在高速公路以及城市道路无法推广运用。 机械热力复合技术是一种新型的除冰除雪技术，该技术融合了热力除冰除雪以及机械除冰除雪的优势，同时也克服了两者存在的缺陷，因此能够使除冰除雪效果得到有效增强。 2.机械热力复合除冰除雪方法的应用分析 2.1应用机械热力复合除冰除雪技术的方法 为了使除冰除雪的作业速度得以加快以及除净率得以提高，则在除冰前对冰层进行加热，以便使其温度得以提高以及强度得以降低，从而降低采用机械进行铲刮时遇到的阻力。在采用热力装置进行加热时，应对冰层温度进行控制，使之平均温度低于零度，避免冰层融化而吸收大量热能，从而降低能耗。目前，在国内存在多种加热手段，其中以下两种手段被运用的频率较高，即远红外线以及微波加热，如采用微波进行加热，则需要投入较高的成本研发专用加热设备；此外，在使用微波加热方面的装置时，如使用方法不当，则容易对到路周围的环境以及作业人员造成危害[2]。因此，本工程加热装置为远程红外线直燃式装置，燃料为液化汽。下图为机械热力复合除冰除雪车的设计图。 以上除冰除雪车分为两个部分，即半挂车部分与牵引车部分。该车仍将机械技术作为除雪方法，雪铲的设计方式有利于将积雪快速铲除；刮铲、钢丝滚刷以及加热装置均位于半挂车。雪铲的功能主要是将积雪铲除，减薄冰雪层。当冰雪层变薄之后，加热装置便能够对其进行有效加热，加热之后，冰雪层抗压强度以及抗切强度便会大幅度下降，随后便可以将刮铲以及钢丝刷作为清理工具，从而将冰雪层清理干净。因为位于牵引部分的雪铲能够与路面实现最大限度的贴合，再加上刮铲以及钢丝刷的独特设计角度，所以该技术并不会对路面造成损伤[3]。在机械热力复合除冰除雪车当中加热装置所采用的燃烧器为金属纤维性质，同时采用了表面预混气燃烧技术；该技术具有较高的燃烧强度，可以进行大范围调节，燃烧时不会对环境造成较大的污染，且能够快速冷却，是一种理想的燃烧器。笔者在实践中发现，如果环境处于封闭状态，则该燃烧器的辐射效率以及表面温度将会变得更高。因为在除冰除雪时，燃烧器放热的形式主要为热辐射，所以当热辐射得等到有效提高时，除雪效率也将得到有效提高。 2.2应用机械热力复合除冰除雪技术时的加热以及传热分析 为了降低除冰除雪的成本与加快除冰除雪速度，以及平衡两者之间的关系，则应在作业的过程中控制好加热温度。要有效控制加热装置的温度，则应对加热以及传热的合理值进行计算；只有计算出有效数值，才能优化工作参数。分析加热以及传热的方法如下：将加热器假设为理想的平板状，车体、除雪以及除冰要求则作为空间。为了满足除雪除冰要求，则将板面长度设计为3米，板面温度应保持在1100摄氏度。道路的沥青层厚约160毫米，下基层厚约350毫米，砂砾层厚约250毫米，冰雪层厚约15毫米。因为加热道路冰雪层容易出现不稳定状态，所以应对计算模型进行简化。当车速在5米/秒以下时，冰面与空气之间的温差在20K以下，辐射换热远远多于对流换热，因此可以忽略此项因素，仅对辐射加热进行考虑即可[4]。此外，加热器由保温材料制成，因此，无需考虑散发的热量。在综合分析以上因素之后，便可以对传热过程进行简化。使之成为不稳定的一维传热。计算过程中的边界条件如下：当道路路面以下垂直距离为450毫米时，温度不变，辐射换热施加时的边界条件为冰面以及加热面，具体的取值应参考相关标准[5]。在本研究中，综合考虑了我国北方特殊的气候条件，将长春地区的实际情况作为计算标准，因为该区一月份当中会出现较多的低温天气以及降雪天气。计算过程如下：先测量出地温与气温以及路面以下垂直距离为450毫米时的温度场；随后再根据以上数值，将气温与地温处于恒定状态时冰雪层实时的温度场计算出来，并将计算出的温度场用于计算加热过程。相关研究表明，冰雪吸收热辐射的主要光区为远红外区，如果在计算时，无法获得较为精确的冰雪层实验资料，则可以将10毫米作为远红外穿透冰雪层的深度，而吸收辐射的效率则取0.5，在计算热负荷的过程中，采用辐射热的具体数值。 3结语 综上所述，单纯的热力除冰除雪或者是单纯的机械除冰除雪均不能达到最优效果，将两者结合起来便能够有效改善除冰除雪效果。因为机械热力复合除冰除雪技术能够兼顾到预防路面出现损伤以及以及将除净率提高的目的；改善了热力技术噪声大、污染环境以及成本较高的缺陷，同时也能改善机械除冰除雪效率低的缺陷。所以，机械热力复合除冰除雪技术可以广泛使用在城市道路或者是高速公路的除冰除雪工作当中。 参考文献 [1]齐晓杰,郝晨声,毕凤阳,王革新.城市道路机械式清除冰雪机械研究与探讨[J]黑龙江工程学院学报,2009.17 [2]关明慧,徐宇工,卢太金,徐财辉.微波加热技术在清除道路积冰中的应用[J].北方交通大学学报,2009.28 [3]高子渝,焦生杰,徐效亮,唐相伟.波导口距离对微波加热效率影响的仿真研究[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2009.16 [4]肖献法.抗击雪雨冰灾：多种除雪除冰设备各显神通——专用除雪除冰车面临机遇和挑战[J].商用汽车,2009.27 [5]李炎锋,武海琴,王贯明,朱滨,石勃伟.发热电缆用于路面融雪化冰的实验研究[J].北京工业大学学报,2009.15
