城市道路激光、微波复合除冰方法及理论探讨

林建宇

(呼伦贝尔学院 呼伦贝尔 021000)

1 研究背景

利用激光的热效应，可以对介质加热，同样也可以利用微波热效应来对介质加热，道路微波除冰就是发挥了此功能。但微波工作的效率并不高，除去一些其他原因外，一个重要的因素是微波加热的介质是冰层下的路面。路面材料一般是沥青混凝土等，沥青混凝土的介电常数并不高，只比冰的介电常数稍高些，这样，最终的加热时间并不能有效缩短，影响了除冰的效率。之前的道路微波除冰效率研究只是把着眼点放在了路面材料、环境温度、微波功率与频率以及系统结构上，忽略了对微波作用对象的研究[1]。为提高效率只是单纯加大微波功率或提高微波频率。加大功率可以使加热时间缩短提高一定的效率，但提高有限不能从根本上解决问题，这已被唐相伟等[2]做的实验证实。提高微波频率可以有效地缩短加热时间，提高效率。但单纯提高微波频率会造成路面材料某些重要参数降低，影响路面质量[3]，这样做在目前是有局限性的。而水的介电常数却非常高，几乎高出沥青混凝土的一个数量级。所以，微波在水中的加热时间在同等条件下相对较短。如让水成为微波作用的对象那效率一定会提高。可冬季道路上覆盖的是冰雪混合物，其中几乎没有液态水，微波对冰又不起作用。如何在冰层中产生水就成了解决问题的关键，这时我们想到了激光。通常利用激光的热效应除冰时，主要是将冰溶解，使其与附着物脱离。……