節水型空氣溫度濕度可調式汽車外部清洗機

王伊安 梁文博 王法耀

（東北林業大學交通學院，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 概述

當前，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。水資源的浪費和分布的不均性，可能成為造成未來資源危機的隱患。綜合考慮水的使用節約、回收利用等環節，是預防這種危機的途徑。洗車行業因分散不均、管理松散、監管薄弱、極低的水回收率導致水資源的浪費相當嚴重。同時，汽車產業的膨脹式發展也加速了汽車清洗水資源的浪費。為貫徹落實可持續發展觀，一方面，從根本上解決洗車工藝中水資源浪費的棘手問題；另一方面，北方冬季時間較長，洗車也存在著需要解決的難題。例如，傳統的沖水洗車會造成制動器結凍抱死，車門無法打開等影響用車安全的問題。為此，提出研制節水型空氣溫度濕度可調式汽車外部清洗機的解決方案。

圖1 清洗機結構總成示意圖

2 常用的汽車外部清洗方法

2.1 常用方法特點比較。現在主流的洗車工藝主要有傳統的高壓水槍人工沖洗、毛刷式洗車機、無接觸式洗車機、蒸汽式洗車和無水洗車技術等。當今國內外對洗車機的研究側重點在節水、節能、環保、全自動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。其清洗流程較為簡單，主要分為如下幾個步驟：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 用水量調查與分析。為深入了解傳統高壓水槍的耗水情況，對位于哈爾濱市某街區一處洗車行進行用水量調查。因該街區車流量較大，車輛類型較為齊全，可以確保調查數據的準確和完整。

經計算分析，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、瀏覽網站及查閱相關報刊書籍，對哈爾濱機動車輛保有量進行了詳細調查。經統計：哈市截止到2010年6月機動車保有量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，其余為公務用車及私家車。通過調查，絕大多數前往洗車行的主要為出租車、公務用車及私家車，保守計算為60萬輛左右。經計算，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?，節約用水成了當務之急。

3 節水型空氣溫度濕度可調式汽車外部清洗機設計方案

當今各行各業正積極探索節水方法。將水霧化是從根源上節約用水的新方式，效果明顯。節水型空氣溫度濕度可調式汽車外部清洗機的設計方案，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備。

3.1 工作原理與設計方案。節水型空氣溫度濕度可調式汽車外部清洗機的工作原理是：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，然后利用氣流的動能將其吹離車體。針對冬季洗車存在的問題，可以將水或氣流進行加熱，并使用溫控裝置進行調溫。清洗機由水汽混合控制總成和水箱溫度調節裝置兩部分組成。如圖1所示。

3.2 設計參數的選擇?？諝獗檬翘峁┓€定足夠壓力的氣源。適宜的氣壓、流速將會對清洗機清洗效果產生很大的影響。3.2.1氣源壓力的選擇。通過一系列實驗，選取空氣壓力0.8MPa的空氣壓縮機作為氣流動力源，以此作為試驗霧化噴頭效果的基礎設備。3.2.2噴頭參數的選擇。以噴頭的噴射形狀、噴射距離、覆蓋面積、氣體壓強為基礎參數進行了一系列的對比試驗。首先是噴射形狀的選擇。用兩種簡單的小型噴頭用以試驗圓錐形噴霧和扇形噴霧的清潔效果，結果是圓錐型噴霧效果優于扇形噴霧。選用了水壓霧化和虹吸氣壓霧化兩種類型的噴頭進行了實驗比較，發現水壓霧化噴頭構造簡單、壓力合適且節水。設計制造噴頭的部分技術參數：空氣壓力0.4MPa，重力落差450mm時,液體流量57L/h，噴流角度22°，有效噴射距離500mm（以傳統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。設計方案如圖2所示。

圖2 濕度可調式霧化噴頭設計方案示意圖

3.3 設計方案特點分析。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，對車漆沒有損傷，避免結凍。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，以防結冰。空氣流量、水流量調節閥和溫度調節裝置可根據使用需求合理選擇工作模式，節約電能。整套裝置結構輕巧，便于操作，環境友好型強?，F原形機已經完成制造，正在進行實用性試驗。通過使用原形機，已經實現設計初定經濟技術考核指標，即比高壓水槍清洗節約用水40％～50％，節約用電20％～30％，真正實現有效節能。目前，該種洗車機原型機系手動操作，工作方式類似于傳統高壓水槍。但經進一步設計改進，完全可將其智能化。而且，在現有的基礎上，可加裝廢水回收裝置，實現水資源的循環利用。同時，可與城市污水處理廠的中水管道連接，進一步為企業和社會節省洗車成本。

結束語

節水型空氣溫度濕度可調式汽車外部清洗機開創了以空氣動力源進行洗車的先河。實現了水、電資源的綜合節約?？梢灶A見的是以空氣為動力源的設備以其獨特的特點，必將會得到更為廣闊的運用空間。節水型空氣溫度濕度可調式汽車外部清洗機的應用具有廣闊的前景，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,葛士福.節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,杜茂安,汪林.基于無堵塞BAF技術的洗車循環用水處理設備[J].中國給水排水,2008,22：106-108.

東北林業大學大學生創新性實驗項目資助