Jégtelenítés - De-icing
A jégmentesítés a hó , a jég vagy a fagy eltávolítása a felszínről. A jégtelenítés alatt olyan vegyi anyagok alkalmazását értjük, amelyek nemcsak jégmentesítenek, hanem a felszínen is maradnak, és egy bizonyos ideig tovább késleltetik a jég megújulását, vagy megakadályozzák a jég tapadását a mechanikai eltávolítás megkönnyítése érdekében.
Megközelít
A jégmentesítés mechanikus módszerekkel (kaparás, tolás) érhető el; hő alkalmazásával ; a víz fagyáspontjának csökkentésére tervezett száraz vagy folyékony vegyi anyagok (különféle sók vagy sóoldatok , alkoholok , glikolok ) felhasználásával; vagy e különböző technikák kombinációjával.
Vonatok és vasúti kapcsolók
A sarkvidéki régiókban a vonatoknak és a vasúti kapcsolóknak nagy problémákat okoz a hó és a jég felhalmozódása. Hideg napokban állandó hőforrásra van szükségük a funkcionalitás biztosításához. A vonatokon elsősorban a fékekhez , a felfüggesztéshez és a tengelykapcsolókhoz van szükség fűtőberendezésre a jégtelenítéshez. A síneken elsősorban a kapcsolók érzékenyek a jégre. Ezek a nagy teljesítményű elektromos fűtőberendezések hatékonyan megakadályozzák a jégképződést és gyorsan megolvasztják a keletkező jeget.
A fűtőberendezések előnyösen PTC anyagból, például PTC gumiból készülnek , hogy elkerüljék a túlmelegedést és a fűtőkészülékek potenciális tönkremenetelét. Ezek a fűtőberendezések önkorlátozóak és nem igényelnek szabályozó elektronikát; nem tudnak túlmelegedni és nem igényelnek túlmelegedés elleni védelmet.
Repülőgép
.png)
Fagyos körülmények és csapadék esetén a repülőgép jégtelenítése általában a földön történik . A fagyott szennyeződések befolyásolják a jármű aerodinamikai tulajdonságait. Ezenkívül a kiszorított jég károsíthatja a motorokat.
A jégtelenítő folyadékok általában egy glikol- víz oldatból állnak, amely festéket és a fém felületének védelmére szolgáló anyagokat tartalmaz. Számos glikolt alkalmazunk. A sűrítőszereket arra is használják, hogy segítsék a jégtelenítő anyagot a repülőgép testén. Az etilén-glikol (EG) folyadékokat a világ egyes részein még mindig használják a repülőgépek jégtelenítéséhez, mert alacsonyabb működési hőmérséklet (LOUT) van, mint a propilén-glikol (PG). A PG azonban gyakoribb, mert kevésbé mérgező, mint az etilén-glikol.
Alkalmazásakor a jégtelenítő folyadék nagy része nem tapad a repülőgép felszínére, és a földre esik. A repülőterek általában elszigetelő rendszereket használnak a felhasznált folyadék befogására, így az nem tud beszivárogni a talajba és a vízfolyásokba. Annak ellenére, hogy a PG nem mérgező besorolású, szennyezi a vízi utakat, mivel bomlásakor nagy mennyiségű oxigént fogyaszt, emiatt a vízi élővilág megfullad. ( Lásd: Környezeti hatások és enyhítés .)
Infravörös fűtés jégtelenítése
A közvetlen infravörös fűtést repülőgép jégtelenítési technikaként is kifejlesztették. Ez a hőátadó mechanizmus lényegesen gyorsabb, mint a hagyományos jégtelenítés (konvekció és vezetés) által alkalmazott hagyományos hőátadási módok, a jégtelenítő folyadék permetére gyakorolt levegő hűtő hatása miatt.
Az egyik infravörös jégtelenítő rendszer megköveteli, hogy a fűtési folyamat egy speciálisan kialakított hangár belsejében történjen. Ez a rendszer korlátozottan érdekelt a repülőtér üzemeltetői körében, a hangár tér és a kapcsolódó logisztikai követelmények miatt. Az Egyesült Államokban ezt a fajta infravörös jégtelenítő rendszert korlátozottan alkalmazták két nagy hub repülőtéren és egy kis kereskedelmi repülőtéren.
Egy másik infravörös rendszer mobil, teherautóra szerelt fűtőegységeket használ, amelyek nem igénylik a hangárok használatát. A gyártó állítása szerint a rendszer alkalmazható mind rögzített szárnyú repülőgépekhez, mind helikopterekhez, bár kereskedelmi repülőgépeken történő használatát nem említette.
Repülőtér burkolata
A repülőtéri burkolat jégtelenítési műveletei ( kifutópályák , gurulóutak , kötények , gurulóutak hídjai ) többféle folyékony és szilárd vegyi terméket tartalmazhatnak, beleértve a propilén-glikolt , az etilén-glikolt és más szerves vegyületeket. Klorid alapú vegyületeket (pl. Sót ) nem használnak a repülőtereken, mivel azok a repülőgépekre és egyéb berendezésekre korrozív hatásúak.
A karbamidkeverékeket alacsony költségük miatt járdák jégtelenítésére is alkalmazták. A karbamid azonban jelentős szennyező anyag a vízi utakban és az élővilágban, mivel kijuttatása után ammóniává bomlik , és az amerikai repülőtereken nagyrészt megszűnt. 2012-ben az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA) a legtöbb kereskedelmi repülőtéren megtiltotta a karbamid alapú jégtelenítők használatát.
Utak
2013-ban becslések szerint 14 millió tonna sót használtak fel a jégtelenítéshez Észak-Amerikában.
Az utak jegesedését hagyományosan sóval végezték, amelyet hóekék vagy dömperek terítettek el, amelyek terjesztésére tervezték, gyakran homokkal és kavicsokkal keverve , csúszós utakon. Normál esetben nátrium-kloridot (kősót) használnak, mivel olcsó és könnyen elérhető nagy mennyiségben. Mivel azonban a sós víz még mindig –18 ° C-on (0 ° F) fagy, ezért ez nem segít, ha a hőmérséklet e pont alá csökken. Erősen hajlamos korrózióra , rozsdásodik a legtöbb járműben használt acél és a betonhidak betonacélja . A koncentrációtól függően mérgező lehet egyes növényekre és állatokra, és ennek következtében néhány városi terület eltávolodott tőle. Az újabb hóolvasztók más sókat, például kalcium-kloridot és magnézium-kloridot használnak , amelyek nemcsak a víz fagyáspontját lecsökkentik sokkal alacsonyabb hőmérsékletre, hanem exoterm reakciót is előidéznek . Valamivel biztonságosabbak a járdák számára , de a felesleget mégis el kell távolítani.
Újabban olyan szerves vegyületeket fejlesztettek ki, amelyek csökkentik a sókkal kapcsolatos környezeti problémákat, és hosszabb maradványhatással bírnak, amikor az úttesteken elterjednek, általában sóoldatokkal vagy szilárd anyagokkal együtt. Ezeket a vegyületeket gyakran olyan mezőgazdasági műveletek melléktermékeiként állítják elő, mint a cukorrépa finomítása vagy az etanolt előállító desztillációs eljárás . Egyéb szerves vegyületek a fahamu és az útszéli fűből vagy akár konyhai hulladékból készített jégtelenítő só, az úgynevezett kalcium-magnézium-acetát . Ezenkívül a közönséges kősó összekeverése a szerves vegyületek egy részével és a magnézium-kloriddal olyan kenhető anyagokat eredményez, amelyek egyaránt hatásosak sokkal hidegebb hőmérsékletekre (−34 ° C vagy −29 ° F), valamint alacsonyabb terülési egységenkénti terülési sebességre .
A napfényes útrendszereket arra használták, hogy az utak felületét a víz fagypontja felett tartsák. Az útfelületbe ágyazott csövekből nyáron gyűjtenek napenergiát, a hőt továbbítják a termikus bankokba, és télen visszajuttatják a hőt az útra, hogy a felületet 0 ° C (32 ° F) felett tartsák. A megújuló energiák gyűjtésének, tárolásának és szállításának ez az automatizált formája elkerüli a kémiai szennyező anyagok használatának környezeti problémáit.
2012-ben felvetették, hogy a víztaszító képességű szuperhidrofób felületek is alkalmazhatók a jégfelhalmozódáshoz vezető jégfelhalmozódás megakadályozására . Azonban nem minden szuperhidrofób felület jégfób, és a módszer még fejlesztés alatt áll.
Vegyi jégtelenítők
Valamennyi kémiai jégtelenítő közös működési mechanizmussal rendelkezik: kémiailag megakadályozzák a vízmolekulák megkötését egy bizonyos, a koncentrációtól függő hőmérséklet felett. Ez a hőmérséklet 0 ° C alatt van, a tiszta víz fagyáspontja ( fagyáspont-depresszió ). Néha előfordul olyan exoterm oldódási reakció, amely még erősebb olvadási erőt tesz lehetővé. Az alábbi felsorolások a leggyakrabban használt jégtelenítő vegyi anyagokat és azok tipikus kémiai képletét tartalmazzák .
- Nátrium-klorid (NaCl vagy asztali só ; a leggyakoribb jégtelenítő vegyszer)
-
Magnézium-klorid ( MgCl
2, gyakran sóhoz adják az üzemi hőmérséklet csökkentése érdekében) -
Kalcium-klorid ( CaCl
2, gyakran sóhoz adják az üzemi hőmérséklet csökkentése érdekében) - Kálium-klorid (KCl)
-
Kalcium-magnézium-acetát ( CaMg
2(CH
3TURBÉKOL)
6.) -
Kálium-acetát ( CH
3COOK ) -
Kálium-formiát ( CHO
2K ) - Nátrium-formiát (HCOONa)
-
Kalcium-formiát ( Ca (HCOO)
2) -
Karbamid ( CO (NH
2)
2), egy közönséges műtrágya - Mezőgazdasági melléktermékek (általában nátrium-klorid adalékaként használják )
(ezek fagyálló szerek és alig használják utakon)
-
Metanol ( CH
4O ) -
Etilén-glikol ( C.
2H
6.O
2) -
Propilénglikol ( C.
3H
8.O
2) -
Glicerin ( C
3H
8.O
3)
Folyadéktípusok
A repülőgép jégtelenítő folyadékainak több típusa van , amelyek két alapvető kategóriába sorolhatók:
- Jégtelenítő folyadékok: Fűtött glikol vízzel hígítva a jégtelenítéshez és a hó / fagy eltávolításához, más néven newtoni folyadékoknak (a vízhez hasonló viszkózus áramlásuk miatt)
- Jegesedésgátló folyadékok: hevítetlen, hígítatlan, sűrített propilén-glikol alapú folyadékok (képzeljük el a félig kötött zselatint), más néven nem newtoni folyadékok (jellegzetes viszkózus áramlásuk miatt), amelyek a jég jövőbeli fejlődésének késleltetésére szolgálnak, vagy hogy ne essen le a hó vagy az havas eső. A jegesedésgátló folyadékok védelmet nyújtanak a jég kialakulása ellen, miközben a repülőgép a földön áll. Ha azonban nyíróerőnek van kitéve, mint például a levegő áramlása a folyadék felszínén, amikor egy repülőgép gyorsul a felszálláshoz, akkor a folyadék teljes reológiája megváltozik, és jelentősen vékonyabb lesz, lefut, hogy tiszta és sima aerodinamikai felület maradjon a szárnyon.
Bizonyos esetekben mindkét típusú folyadékot visznek fel a repülőgépekre, először a fűtött glikol / víz keveréket a szennyeződések eltávolítására, majd a fűtetlen megvastagított folyadékot, hogy a jég ne reformálódjon, mielőtt a repülőgép felszáll. Ezt "kétlépcsős eljárásnak" nevezik.
A metanolos jégmentesítő folyadékot évek óta alkalmazzák kis és közepes méretű általános repülési repülőgépek kis szárnyainak és farokfelületeinek jégtelenítésére, és általában egy kis kézi permetezőgéppel alkalmazzák. A metanol csak a repülést megelőzően tudja eltávolítani a fagyot és a könnyű talajjal jeget.
A mono-etilén, a di-etilén és a propilén-glikol nem gyúlékony kőolajtermékek, és hasonló termékek találhatók leggyakrabban az autóipari hűtőrendszerekben. A glikol nagyon jó jégtelenítő tulajdonságokkal rendelkezik, és a repülési osztályt SAE / ISO / AEA I. típusnak (AMS 1424 vagy ISO 11075) nevezik. általában szennyezett felületekre viszik fel 95 Fahrenheit (35 ° C) vízzel hígítva, cseresznyeválasztóval 1500–2000 amerikai gal (5680–7,570 l ; 1250–1670 imp gal ) tartalmú tehergépkocsin rámpán vagy induláskor. kifutópálya belépési pont alkalmazása. A színezett folyadék előnyös, mivel vizuális megfigyeléssel könnyen megerősíthető, hogy egy repülőgép jégmentesítő alkalmazásban részesült. Lefolyás I. típusú folyadék jelenik fordulni hólé rózsaszín árnyalatú, innen a „rózsaszín hó.” Egyébként az összes I. típusú folyadék narancssárga.
1992-ben a Holt-tengeri Művek megkezdte a Holt-tengerből származó sókon és ásványi anyagokon alapuló jégtelenítő forgalmazását .
Repülés közbeni repülőgépek jégtelenítése
Pneumatikus rendszerek
Repülés közbeni jégképződés leggyakrabban a szárnyak, a farok és a motorok (beleértve a légcsavarokat vagy a ventilátorlapátokat) elülső szélein fordul elő. Az alacsonyabb sebességű repülőgépek gyakran használnak pneumatikus jégtelenítő csizmát a szárnyak és a farok élén a repülés közbeni jégtelenítéshez. A gumi burkolatok időnként felfújódnak, ami a jég megrepedését és lehámlását okozza. Miután a pilóta aktiválta a rendszert, a felfújási / leeresztési ciklus automatikusan vezérelhető. Korábban úgy gondolták, hogy az ilyen rendszereket legyőzni lehet, ha idő előtt felfújják őket; Ha a pilóta nem engedte, hogy egy meglehetősen vastag jégréteg képződjön, mielőtt felfújná a csizmát, a csizma csupán hézagot hozna létre az él és a kialakult jég között. A legújabb kutatások azt mutatják, hogy a modern csizmáknál nem fordul elő „áthidalás”.
Elektromos rendszerek
Néhány repülőgép használhat elektromosan fűtött rezisztív elemeket is, amelyek a szárnyak és a farokfelületek, valamint a légcsavaros vezetőélek és a helikopter rotorlapátjának vezetőélei elé vannak erősítve . Ezt a jégtelenítő rendszert az United States Rubber Company fejlesztette ki 1943-ban. Az ilyen rendszerek általában folyamatosan működnek. A jég észlelésekor először jégmentesítő rendszerként, majd jegesedésgátló rendszerként működnek a jegesedési körülmények között történő folyamatos repülés érdekében. Egyes repülőgépek kémiai jégtelenítő rendszereket alkalmaznak, amelyek fagyálló anyagokat, például alkoholt vagy propilén-glikolt szivattyúznak a szárnyfelületeken és a propellerlapátok gyökerein található kis lyukakon keresztül, megolvadva a jeget, és a felületet vendégszeretetlenné téve a jégképződés szempontjából. A NASA által kifejlesztett negyedik rendszer a rezonancia frekvencia változásának érzékelésével érzékeli a jeget a felszínen. Miután egy elektronikus vezérlőmodul megállapította, hogy jég képződött, egy nagy áramszöget pumpálnak a jelátalakítókba, hogy éles mechanikai sokkot okozzanak, megrepedték a jégréteget és a csúszás által lehúzzák.
Légtelenítő rendszerek
Sok modern polgári, rögzített szárnyú szállító repülőgép jéggátló rendszereket alkalmaz a szárnyak, a motorbemenetek és a levegőmérő szondák élén, meleg levegőt használva. Ezt kivezetik a motoroktól, és a felszín alatti üregbe vezetik, hogy jegesedjenek. A meleg levegő néhány fokkal 0 ° C (32 ° F) fölé melegíti a felületet, megakadályozva a jég képződését. A rendszer önállóan működhet, be- és kikapcsolhat, amikor a repülőgép jegesedési viszonyokba lép és kilép.
Környezeti hatások és enyhítés
A jégtelenítő sók, például a nátrium-klorid vagy a kalcium-klorid a természetes vizekbe kerülnek, erősen befolyásolva sótartalmukat.
Az etilénglikolról és a propilénglikolról ismert, hogy a felszíni vizekben történő lebomlás során magas szintű biokémiai oxigénigényt (BOD) fejt ki . Ez a folyamat hátrányosan befolyásolhatja a vízi életet azáltal, hogy a vízi szervezeteknek a túléléshez szükséges oxigént fogyaszt. Nagy mennyiségű oldott oxigént (DO) fogyasztanak a vízoszlopban, amikor a mikrobiális populációk lebontják a propilén-glikolt.
A felszíni vizekben a megfelelő oldott oxigénszint kritikus fontosságú a halak, a gerinctelenek és más vízi szervezetek túlélése szempontjából . Ha az oxigénkoncentráció egy minimális szint alá csökken, akkor az organizmusok, ha lehetséges és lehetséges, magasabb oxigénszinttel rendelkező területekre vándorolnak, vagy végül elpusztulnak. Ez a hatás drasztikusan csökkentheti a használható vízi élőhelyek mennyiségét. A DO szintjének csökkentése csökkentheti vagy megszüntetheti az alsó adagoló populációkat, olyan körülményeket teremthet, amelyek elősegítik a közösség fajprofiljának változását, vagy megváltoztathatják a kritikus élelmiszer-web kölcsönhatásokat.
Az egyik esetben jelentős hó az Atlanta elején január 2002 okozott egy túlfolyó egy ilyen rendszer, röviden szennyező a Flint River downstream Atlanta repülőtér .
Néhány repülőtér újrahasznosítja a használt jégtelenítő folyadékot, elválasztva a vizet és a szilárd szennyeződéseket, lehetővé téve a folyadék újrafelhasználását más alkalmazásokban. Más repülőtereken helyszíni szennyvíztisztító létesítmény található, és / vagy összegyűjtött folyadékot önkormányzati szennyvíztisztító telepre vagy kereskedelmi szennyvíztisztító telepre továbbítanak .
A jégtelenítő folyadékok toxicitása további környezeti problémát jelent, és kutatások folynak kevésbé mérgező (azaz nem glikol alapú) alternatívák megtalálására.