节水高压气水洗车喷枪——节能减排大赛

序号： 编码： 河南理工大学第三届大学生节能减排社会实践与科技竞赛作品申报书 作品名称： 节水高压气水洗车喷枪 学院全称： 机械与动力工程学院 申报者姓名： 蒋 楠 类别：科技作品类（含实物制作、软件、设计等）q 社会实践调查报告类说 明1申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申报者在填写申报作品情况时须完整填写A、B、C三类表格，根据作品类别选填B1或B2表。3表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4序号、编码由第一届大学生节能减排社会实践与科技竞赛组委会填写。5科技作品类的作品说明书全文请附于申报书之后，作品说明书格式规范见附件3.6社会实践调查报告及所附的有关材料必须是中文，请以小四号宋体、1.5倍行距打印在A4纸上，附于申报书后，字数在5000字以内。7其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。联系人：李从强 电话：03913987126张红涛 电话申报者情况说明：1.必须由申报者本人按要求填写； 2.申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列； 3.本表中的学籍管理部门签章视为对申报者情况的确认。申报者代表情况姓名蒋 楠性别男出生年月1987.08学院机械与动力工程学院专业、年级流体机械2010级学历研究生学制3入学时间2010，9作品名称节水高压气水洗车喷枪移动电定电话其他作者情况姓 名性别年龄学历所在单位资格认定学院学籍管理部门意见以上作者是否为2010年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。是否 （部门签章）2011年3月 日学院团委意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果。是否负责人签名：2011年3月 日B1申报作品情况（科技作品类，含实物制作、软件、设计等）说明：1必须由申报者本人填写； 2本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图（照片）等必要的说明资料； 3本部分中的管理部门签章视为对申报者所填内容的确认。作品名称节水高压气水洗车喷枪作品摘要（500字以内；含作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标）洗车喷枪是利用高压水流从喷嘴射出，此水流具有一定的速度和打击力从而达到洗车的目的。目前中小洗车经营者应用的洗车喷枪性能单一，洗车时只用水作为唯一的工作流体，用水量大，浪费水资源现象很严重，不符合节能减排的宗旨要求。本设计发明旨在设计一种新的喷枪结构，使从喷枪的喷嘴射出的流体不仅仅具有液体的水而且还有气体（空气），也就是液气两相流体，在洗同样车表面积时达到节水的目的。具体的设计是在喷枪上对称加装带控制阀门的供气管（加入空气），使水和高压空气均匀混合后射出，用较少的水就能提供相应的洗车冲击力。做法是对喷枪侧身对称加装两个供气管，通道上各安装一个带刻度的控制流量的阀门，通过阀门来控制空气的流量，从而改变空气和水的混合情况，针对不同的车身部位采取不同的水量。作品的科学性先进性（500字以内；必须说明与现有技术相比、该作品是否具有节能减排的实质性技术特点和显著效果。请提供技术经济分析说明。）由于当前中小洗车经营者所使用的洗车喷枪都是以水为主要流体，在洗车采取直接用水喷射的方式，导致耗水量增大，造成水的不必要浪费。由于上述的原因，本设计发明的喷枪可以克服上述的缺点，设计出可将空气和水均匀混合后射出的喷枪节约水资源。 当气水混合时，假设混合物总质量流量为M，水的质量流量为，空气的质量流量为，则有。此时流道单位截面通过的质量流量，即总质量流速G：；总容积流量V：；表观质量流速，即两相流的平均速度J：，从以上公式可知，保持水的质量流量和容积流量不变，只增大空气的质量流量和容积流量，混合后的两相流的平均速度和总质量流速都会增大，保证了用较少的水即可得到足够的洗车冲击力，从而减少了水的浪费。气流通入时必然会对原来的水流产生一个不对称的作用力，为了保证水流的稳定，供气通道在喷枪水平轴线的位置对称设置，为了控制气体通入量，在供气管上各设置一个带刻度的阀门。本设计结构简单， 使用中用可控流量的空气和水流均匀混合，减少水的使用量，从而达到节水的目的。作品推广应用的可行性分析(200字以内)1.通过高压空气和水流的均匀混合后射出，比只用水直接射出更加节水。2.通过阀门控制空气流量，适用于不同车身部位。本发明所述节水喷枪结构简单，适用方便。通过气液两相流代替单一液相流动，达到节水的目的；控制阀门控制空气流量，使喷枪针对不同的车身部位设置不同的水流。本发明具有广阔的应用前景1，适用于中小洗车营业者甚至家用，节省洗车成本。作品可展示的形 式实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示图片 录像 样品作品的真实性及原创性声明：申请者郑重声明：所呈交的作品是由申请者完成的原创性课外科技成果。除了报告中特别加以标注引用的内容外，本作品不包含任何其他个人或集体创作的成果作品。申请者对申报内容的真实性负责，申请者完全意识到本声明的法律后果由本人承担。申请者（签名）学校管理部门推荐意见 签字（盖章）2011年 月 日节水洗车喷枪设计说明书设计者：蒋楠指导教师：李同卓 张洪良（河南理工大学机械与动力工程学院，河南，焦作）作品内容简介洗车喷枪是一种喷嘴，其作用是是使经高压水泵升压后的压力水流形成集中水股后射出。目前中小洗车经营者应用的洗车喷枪性能单一，洗车时只利用水作为唯一流体，造成洗车时水耗水量大，造成水的不必要浪费，让我国水资源紧张的情况雪上加霜。本发明旨在设计一种喷枪结构，在喷枪上对称加装带阀门的通道，在使用中引入第二流体空气，使水和空气均匀混合后射出，用较少的水就能提供相应的洗车冲击力，从而达到节水的目的。喷枪侧身对称加装两个空气通道，通道上各安装一个带刻度的控制流量的阀门，通过阀门来控制空气的流量，从而改变空气和水的混合情况，针对不同的车身部位采取不同的水量。联系人：蒋楠；联系电话EMAIL：2761246271.研制背景及意义随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，买车的群体在不断增长，随之而来的洗车经营者也越来越多。由于当前洗车经营者以中小规模为主。中小洗车经营者所使用的洗车喷枪都是以水为主要流体，在洗车采取直接用水喷射的方式，导致耗水量增大，造成水的不必要浪费。由于上述的原因，本设计发明的喷枪可以克服上述的缺点，设计出可将空气和水均匀混合后射出的喷枪。图1-3为市面上所使用的洗车喷枪。图1 喷枪图2 喷枪图3 喷枪2.设计方案本设计所述洗车喷枪示意图如图4-5所示。1枪身 2扳机开关 3混合管 4喷嘴 5供水管 6供水管 7供气管 8流量控制阀图4 喷枪结构示意图（一）图5 喷枪结构示意图（二）节水高压气水洗车喷枪包括枪身（1），用于控制水枪出水的扳机开关（2），用于供水的供水管（6），用于供气的供气管（7），用于混合水和空气的混合管（3），两个用于控制空气流量的流量控制阀（5），用于将气水混合物射出的枪嘴（4）；其中，混合管（3）一端与枪身（1）连接，另一端与枪嘴（4）连接，供气管（7）水平对称连接在枪身两侧，两个供气管（7）上各设置一个流量控制阀（5）。图6为喷枪控制阀与供气管布置示意图。图6 控制阀与供气管布置示意图3.工作原理及性能分析当扣下扳机开关后，水从供水管进入；此时，打开流量控制阀，高压空气进入供气管，二者从枪身内部进入混合管中均匀混合后从枪嘴射出。当气水混合时，假设混合物总质量流量为M，水的质量流量为，空气的质量流量为，则有。此时流道单位截面通过的质量流量，即总质量流速G：；总容积流量V：；表观质量流速，即两相流的平均速度J：，从以上公式可知，保持水的质量流量和容积流量不变，只增大空气的质量流量和容积流量，混合后的两相流的平均速度和总质量流速都会增大，保证了用较少的水即可得到足够的洗车冲击力，从而减少了水的浪费。4.创新点及应用1）针对当前中小洗车营业者和家用洗车只用水作为唯一流体使用这一情况，通过对喷枪枪体加装供气通道从而引入第二流体空气，和水均匀混合后射出。2）供气通道在枪体两侧水平面上对称布置，防止空气通入对水流产生不平衡力的影响。3）在供气通道上设计带刻度的控制阀门，方便控制气体的流量，以便针对不同的洗车部位。随着中国购买汽车的用户越来越多，洗车行业也日渐增多。洗车业的中坚力量暂时以中小营业者居多，洗车设备多有待改进，一方面节约水资源，另一方面也节约洗车的成本，因此本应用前景广阔。参考文献1 阎昌琪.气液两相流.哈尔滨工程大学出版社.2007:5-92 车得福，李会雄.多相流及其应用.西安交通大学出版社.2007:131-199C.推荐者情况及对作品的说明说明：1由推荐者本人填写； 2推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或相关 领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体推荐亦可）； 3推荐者填写此部分，即视为同意推荐； 4推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者（一）情况姓 名刘志超性别男年龄职称教授工作单位河南理工大学机械学院通讯地址河南理工大学机械学院热能教研室邮政编码454000单位电宅电话推荐者所在单位签章 （签章） 年 月 日请对