磁控管微波消除路面冰雪的方法.pdf

一种磁控管微波消除路面冰雪的方法，由以下几个步骤组成：a、将能产生高频率微波的磁控管制成安全的微波发生装置；b、将微波发生装置安装在交通工具上或覆盖在路面的冰雪上；c、开启微波发生装置进行加热，直至路面与冰雪的结合力消失；d、待与路面接触的冰雪层融化后，使用机械作业装置除去路面的冰雪。本发明经济环保、快捷高效，没有任何污染，且对路面不会造成伤害。它利用冰雪的介电常数低，对微波的吸收少的特点，通过磁控管工作产生的微波加热路面材料直接融化与路面接触的冰雪层。不需要融化上层冰雪就能够消除冰雪与路面的结合力，从而达到使用其他机械装置轻易除去路面冰雪而又不损伤路面的目的。

1.  一种磁控管微波消除路面冰雪的方法，其特征是由以下几个步骤组成：
a、将能产生高频率微波的磁控管制成安全的微波发生装置；
b、将微波发生装置安装在交通工具上或覆盖在路面的冰雪上；
c、开启微波发生装置进行加热，直至路面与冰雪的结合力消失；
d、待与路面接触的冰雪层融化后，使用机械作业装置除去路面的冰雪。

2.  根据权利要求1所述的磁控管微波消除路面冰雪的方法，其特征是本方法中微波功率被物料吸收转化为热能的关系由下式计算：
P＝ωε_rE²V tgδ
其中：E-微波电场强度的有效值；
      V-物料吸收微波的有效体积；
      ω＝2πf，f-微波工作频率；
      ε_r-物料介电常数；
      tgδ-介质损耗角正切；
由上式可知，在物料吸收微波的有效体积一定的情况下，增加微波工作频率和选用高介电常数、高介质损耗角的材料能增大微波产生的热能。

3.  根据权利要求1所述的磁控管微波消除路面冰雪的方法，其特征是所述磁控管的工作频率为2.45GHz～8GHz。

4.  根据权利要求1或3所述的磁控管微波消除路面冰雪的方法，其特征是所述磁控管的工作频率为5.8GHz。

5.  根据权利要求1所述的磁控管微波消除路面冰雪的方法，其特征是所述路面材料选用CuFeS₂和\或Fe₂O₄和\或磁黄铁矿Fe_1-XS和\或Co₂O₃这些化合物含量较高的矿石做路面材料，在微波加热的情况下能极大地提高路面表层的温升速率。

磁控管微波消除路面冰雪的方法
技术领域
本发明涉及一种消除冰雪的方法，特别是一种磁控管微波消除路面冰雪的方法。
背景技术
冬季的冰雪通常会以浮雪、积雪和积冰三种形式滞留于路面，严重妨碍交通。当积雪与路面冻结以后，人们采用各种方法对路面的冰雪进行破除，常见的方法有以下几种：
1、通常采取的方法是物理融化：
物理融化一般采用加热车进行加热，通过红外热传导的方式使冰雪融化后用机械装置铲移路面，这种方法冰雪融化慢作业效率低，能源消耗大，并且一般适用于小降雪量和冰层较薄的情况下。
2、使用机械装置直接铲移冰雪：
这种除雪方法在较为平坦的路段效果尚可，但在凹凸不平的地段则效果很差，而且这种除雪方法很容易损伤路面。
3、采用化学方法融化：
目前人们用的较多的除雪方法是在路面洒防冻料盐(NaCl，CaCl₂)，这种方法是利用盐来降低水的冰点，使积雪自动融化。但这种方法容易使路面、桥梁腐蚀受损，造成的经济损失较大，且时间上不方便把握。
中国专利号02235062.4公开了一种车载微波道路化冰雪装置，它由安装于汽车前端或后端的微波磁控管矩阵装置、罩于微波磁控管四周的防护帘和供电装置组成。上述装置使用的微波频率为915MHz或2450MHz，其耗散功率密度较低，磁控管工作时间长，能源消耗大。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种磁控管微波消除路面冰雪的方法，能帮助机械装置在不损伤路面的情况下快捷高效地除去路面冰雪，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种磁控管微波消除路面冰雪的方法，其特征是由以下几个步骤组成：
a、将能产生高频率微波的磁控管制成安全的微波发生装置；
b、将微波发生装置安装在交通工具上或覆盖在路面的冰雪上；
c、开启微波发生装置进行加热，直至路面与冰雪的结合力消失；
d、待与路面接触的冰雪层融化后，使用机械作业装置除去路面的冰雪。
本方法中微波功率被物料吸收转化为热能的关系由下式计算：
P＝ωε_r E²V tgδ
其中；E-微波电场强度的有效值；
      V-物料吸收微波的有效体积；
      ω＝2πf，f-微波工作频率；
      ε_r-物料介电常数；
      tgδ-介质损耗角正切；
由上式可知，在物料吸收微波的有效体积一定的情况下，增加微波工作频率和选用高介电常数、高介质损耗角的材料能增大微波产生的热能。
由于冰雪介质损耗角的正切值低(约为0.003)，因此冰雪吸收的微波功率小得可以忽略不计，路面材料的介质损耗角正切值为冰雪的10倍左右(约为0.034)，基本上可以吸收磁控管发射出的绝大部分微波功率。在路面材料吸收微波功率转化成热能后，其本身温度升高的过程中把热量传导给仍然是0℃的路面冰雪，因此与路面结合的冰雪层最先融化从而失去与路面的结合力。另一方面，路面冰雪吸收了路面材料的热量，使得路面材料升温不会过高而损害路面。
本发明原理简单可行，利用冰雪的介电常数低，对微波的吸收少的特点，通过磁控管工作产生的微波加热路面材料直接融化与路面接触的冰雪层。不需要融化上层冰雪就能够消除冰雪与路面的结合力，从而达到用其他机械装置轻易除去路面冰雪而又不损伤路面的目的，本发明经济环保、快捷高效，没有任何污染，且对路面不会造成伤害。
具体实施方式
本磁控管微波消除路面冰雪的方法，由以下几个步骤组成：
a、将能产生高频率微波的磁控管制成安全的微波发生装置；
b、将微波发生装置安装在交通工具上或覆盖在路面的冰雪上；
c、开启微波发生装置加热数分钟，直至路面与冰雪的结合力消失；
d、待与路面接触的冰雪层融化后，使用机械作业装置去除路面的冰雪。
所述磁控管的工作频率为2.45GHz～8GHz。本实施例磁控管的工作频率为5.8GHz。
通过微波功率被物料吸收转化为热能的关系式可知，在物料吸收微波的有效体积一定的情况下，增加微波工作频率和选用高介电常数、高介质损耗角的材料能增大微波产生的热能。
因此，可以通过以下两个方面增大微波产生的热能：
(1)、通过理论计算和测试，在相同的输入功率和工作时间下对相同路面进行加热，5.8GHz磁控管在路面表面的耗散功率密度是2.45GHz磁控管的4倍以上，因此可以选用5.8GHz工作频率的磁控管作为微波发生装置。
(2)、路面材料则选用CuFeS₂和\或Fe₂O₄和\或磁黄铁矿Fe_1-xS和\或Co₂O₃等这类化合物含量较高的矿石做路面材料，在微波加热的情况下能极大地提高路面表层的温升速率。