buz çözme - De-icing

Bir Aeroflot Airbus A330 , Sheremetyevo Uluslararası Havalimanı'nda buzları çözülüyor .
Salt Lake City havaalanında sprey buz çözme , 2010

Buz çözme , bir yüzeyden kar , buz veya don temizleme işlemidir . Buzlanma önleyici , sadece buzu çözmekle kalmayıp aynı zamanda bir yüzeyde kalan ve buzun yeniden oluşumunu belirli bir süre geciktirmeye devam eden veya mekanik olarak uzaklaştırmayı kolaylaştırmak için buzun yapışmasını önleyen kimyasalların uygulanması olarak anlaşılmaktadır.

Yaklaşımlar

Buz çözme, mekanik yöntemlerle (kazıma, itme) gerçekleştirilebilir; ısı uygulaması yoluyla ; suyun donma noktasını düşürmek için tasarlanmış kuru veya sıvı kimyasalların kullanımı (çeşitli tuzlar veya tuzlu sular , alkoller , glikoller ); veya bu farklı tekniklerin bir kombinasyonu ile.

Trenler ve ray anahtarları

Tren frenlerinde biriken buz, frenleme verimliliğini tehlikeye atar.

Kutup bölgelerindeki trenler ve raylı anahtarlar , kar ve buz oluşumuyla ilgili büyük sorunlar yaşıyor. İşlevselliği sağlamak için soğuk günlerde sabit bir ısı kaynağına ihtiyaç duyarlar. Trenlerde buz çözme için ısıtıcılara ihtiyaç duyanlar öncelikle frenler , süspansiyonlar ve kuplörlerdir . Raylarda öncelikle buza duyarlı olan şalterlerdir. Bu yüksek güçlü elektrikli ısıtıcılar, buz oluşumunu etkili bir şekilde önler ve oluşan buzu hızla eritir.

Isıtıcılar, aşırı ısınmayı ve ısıtıcıların potansiyel olarak tahrip edilmesini önlemek için tercihen PTC malzemeden, örneğin PTC kauçuktan yapılır. Bu ısıtıcılar kendi kendini sınırlar ve herhangi bir düzenleyici elektronik gerektirmez; aşırı ısınmazlar ve aşırı ısınma koruması gerektirmezler.

uçak

ABD Gulfstream G550 , Ocak 2012'de Alaska'dan ayrılmadan önce buzdan arındırılıyor
Toronto'da bir WestJet 737-700 buz çözme

Yerde, donma koşulları ve yağış olduğunda , bir uçağın buzunun çözülmesi yaygın olarak uygulanır. Donmuş kirleticiler, aracın aerodinamik özelliklerine müdahale eder. Ayrıca, yerinden çıkan buz motorlara zarar verebilir.

Buz çözücü sıvılar tipik olarak bir boya ve metal yüzeyi korumak için maddeler içeren bir glikol- su çözeltisinden oluşur . Bir dizi glikol kullanılır. Buz çözücü maddenin uçak gövdesine yapışmasına yardımcı olmak için kalınlaştırıcılar da kullanılır. Etilen glikol (EG) sıvıları, propilen glikolden (PG) daha düşük bir operasyonel kullanım sıcaklığına (LOUT) sahip olduğundan, dünyanın bazı bölgelerinde uçak buzunun çözülmesi için hala kullanılmaktadır . Bununla birlikte, PG, etilen glikolden daha az toksik olduğu için daha yaygındır.

Uygulandığında buz çözücü sıvının çoğu uçak yüzeylerine yapışmaz ve yere düşer. Havaalanları, kullanılan sıvıyı tutmak için tipik olarak muhafaza sistemleri kullanır, böylece yere ve su yollarına sızmaz. PG toksik olmayan olarak sınıflandırılmasına rağmen, bozunurken büyük miktarda oksijen tükettiği ve su yaşamının boğulmasına neden olduğu için su yollarını kirletir. ( Bkz. Çevresel etkiler ve azaltma .)

Kızılötesi ısıtma buz çözme

Doğrudan kızılötesi ısıtma da bir uçak buz çözme tekniği olarak geliştirilmiştir. Bu ısı transfer mekanizması, havanın buz çözücü sıvı spreyi üzerindeki soğutma etkisinden dolayı, geleneksel buz çözme (konveksiyon ve iletim) tarafından kullanılan geleneksel ısı transfer modlarından önemli ölçüde daha hızlıdır.

Bir kızılötesi buz çözme sistemi, ısıtma işleminin özel olarak inşa edilmiş bir hangar içinde gerçekleşmesini gerektirir. Bu sistem, hangar için alan ve ilgili lojistik gereksinimler nedeniyle havaalanı işletmecileri arasında sınırlı ilgi görmüştür. Amerika Birleşik Devletleri'nde, bu tür kızılötesi buz çözme sistemi, sınırlı olarak, iki büyük merkez havaalanında ve bir küçük ticari havaalanında kullanılmıştır.

Başka bir kızılötesi sistem, hangar kullanımı gerektirmeyen mobil, kamyona monte ısıtma ünitelerini kullanır. Üretici, ticari uçaklarda kullanımına ilişkin herhangi bir örnek vermemesine rağmen, sistemin hem sabit kanatlı uçaklar hem de helikopterler için kullanılabileceğini iddia ediyor.

Havaalanı kaldırımı

Havaalanı kaplaması ( pistler , taksi yolları , apronlar , taksi yolu köprüleri ) için buz çözme operasyonları , propilen glikol , etilen glikol ve diğer organik bileşikler dahil olmak üzere çeşitli tipte sıvı ve katı kimyasal ürünleri içerebilir . Klorür bazlı bileşikler (örn. tuz ), uçak ve diğer ekipmanlar üzerinde aşındırıcı etkileri nedeniyle havaalanlarında kullanılmaz.

Üre karışımları, düşük maliyetleri nedeniyle kaldırım buzunun çözülmesi için de kullanılmıştır. Bununla birlikte, üre, uygulamadan sonra amonyağa dönüştüğü için su yolları ve vahşi yaşamda önemli bir kirleticidir ve ABD havaalanlarında büyük ölçüde aşamalı olarak kaldırılmıştır. 2012'de ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA), çoğu ticari havaalanında üre bazlı buz çözücülerin kullanımını yasakladı.

yollar

2013 yılında, Kuzey Amerika'daki yolların buzunu çözmek için tahmini 14 milyon ton tuz kullanıldı.

Buz çözücü ait yolların geleneksel olarak kullanılarak tuzdan yayılması ile yapılmıştır kar temizleme makineleri veya çöp kamyonlarına sıklıkla karıştırılabilir, onu yaymak için tasarlanmış kum ve çakıl kaygan yollarda. Sodyum klorür (kaya tuzu) normal olarak kullanılır, çünkü ucuzdur ve büyük miktarlarda kolayca bulunur. Bununla birlikte, tuzlu su hala -18 °C'de (0 °F) donduğundan, sıcaklığın bu noktanın altına düşmesinin hiçbir faydası yoktur. Ayrıca , çoğu araçta kullanılan çeliği ve beton köprülerdeki inşaat demirini korozyona uğratma , paslandırma konusunda güçlü bir eğilime sahiptir . Konsantrasyona bağlı olarak, bazı bitki ve hayvanlar için toksik olabilir ve bunun sonucunda bazı kentsel alanlar ondan uzaklaşmıştır. Daha yeni kar eriticiler , yalnızca suyun donma noktasını çok daha düşük bir sıcaklığa düşürmekle kalmayıp aynı zamanda ekzotermik bir reaksiyon üreten kalsiyum klorür ve magnezyum klorür gibi diğer tuzları kullanır . Kaldırımlar için biraz daha güvenlidirler , ancak fazlalık yine de kaldırılmalıdır.

Daha yakın zamanlarda, tuzlarla bağlantılı çevresel sorunları azaltan ve genellikle tuzlu sular veya katılarla birlikte yollara yayıldığında daha uzun kalıntı etkileri olan organik bileşikler geliştirilmiştir. Bu bileşikler genellikle şeker pancarı rafinasyonu veya etanol üreten damıtma işlemi gibi tarımsal işlemlerin yan ürünleri olarak üretilir . Diğer organik bileşikler, odun külü ve yol kenarındaki çimenlerden ve hatta mutfak atıklarından yapılan kalsiyum magnezyum asetat adı verilen buz çözücü tuzdur . Ek olarak, yaygın kaya tuzunun bazı organik bileşikler ve magnezyum klorür ile karıştırılması, hem çok daha düşük sıcaklıklarda (-34 °C veya -29 °F) hem de birim alan başına daha düşük genel yayılma oranlarında etkili olan yayılabilir malzemelerle sonuçlanır. .

Yolların yüzeyini suyun donma noktasının üzerinde tutmak için güneş enerjili yol sistemleri kullanılmıştır. Yol yüzeyine gömülü bir dizi boru, yazın güneş enerjisini toplamak, ısıyı termal bankalara aktarmak ve kışın ısıyı yola geri döndürmek için yüzeyi 0 °C'nin (32 °F) üzerinde tutmak için kullanılır. Bu otomatik yenilenebilir enerji toplama, depolama ve dağıtım şekli, kimyasal kirleticilerin kullanılmasından kaynaklanan çevresel sorunları önler.

2012 yılında, suyu itebilen süperhidrofobik yüzeylerin, buz tutmazlığa yol açan buz birikimini önlemek için de kullanılabileceği öne sürülmüştür . Ancak, her süperhidrofobik yüzey buz tutmaz ve yöntem hala geliştirme aşamasındadır.

Kimyasal buz çözücüler

Tüm kimyasal buz çözücüler ortak bir çalışma mekanizmasını paylaşırlar: su moleküllerinin konsantrasyona bağlı olarak belirli bir sıcaklığın üzerinde bağlanmasını kimyasal olarak önlerler. Bu sıcaklık, saf suyun donma noktası olan 0 °C'nin altındadır ( donma noktası düşüşü ). Bazen, daha da güçlü bir erime gücüne izin veren ekzotermik bir çözünme reaksiyonu vardır. Aşağıdaki listeler en sık kullanılan buz çözücü kimyasalları ve bunların tipik kimyasal formüllerini içerir .

inorganik tuzlar
Organik bileşikler
Alkoller , dioller ve polioller

(bunlar antifriz ajanlardır ve yollarda nadiren kullanılırlar)

sıvı türleri

Turuncu renkli bir sıvı ile Kopenhag Havalimanı'nda buzları çözülen bir uçak
Turuncu renkli bir buzlanma önleyici sıvı ile Birmingham Havalimanı'nda buzları çözülen bir uçak

İki temel kategoriye giren birkaç tür hava aracı buz çözme sıvısı vardır :

  1. Buz çözücü sıvılar: Buz çözme ve kar/don giderme için suyla seyreltilmiş ısıtılmış glikol, Newton sıvıları olarak da adlandırılır (suya benzer viskoz akışları nedeniyle)
  2. Buzlanmayı önleyici sıvılar: ısıtılmamış, seyreltilmemiş propilen glikol bazlı, kalınlaştırılmış sıvılar (yarım set jelatin düşünün), ayrıca Newtonyen olmayan sıvılar olarak da adlandırılır (karakteristik viskoz akışları nedeniyle), gelecekteki buz gelişimini geciktirmek için uygulanır veya yağan kar veya sulu kar birikmesini önlemek için. Buzlanma önleyici sıvılar, uçak yerde dururken buz oluşumuna karşı koruma sağlar. Bununla birlikte, sıvı yüzeyi üzerindeki hava akışı gibi kesme kuvvetine maruz kaldığında, bir uçak kalkış için hızlanırken, sıvının tüm reolojisi değişir ve önemli ölçüde incelir, akarak kanada temiz ve pürüzsüz bir aerodinamik yüzey bırakır.

Bazı durumlarda, her iki tip sıvı da uçağa uygulanır; önce kirleticileri gidermek için ısıtılmış glikol/su karışımı, ardından uçak havalanmadan önce buzun yeniden oluşmasını önlemek için ısıtılmamış kalınlaştırılmış sıvı. Buna "iki aşamalı prosedür" denir.

Metanol buz çözme sıvısı, küçük ila orta ölçekli genel havacılık uçaklarının küçük kanat ve kuyruk yüzeylerinin buzunu çözmek için yıllardır kullanılmaktadır ve genellikle küçük bir elle tutulan püskürtücü ile uygulanır. Metanol, uçuştan önce yalnızca don ve hafif zemin buzunu kaldırabilir.

Mono-etilen, di-etilen ve propilen glikol yanıcı olmayan petrol ürünleridir ve benzer ürünler en yaygın olarak otomotiv soğutma sistemlerinde bulunur. Glikol çok iyi buz çözme özelliklerine sahiptir ve havacılık sınıfı SAE/ISO/AEA Tip I (AMS 1424 veya ISO 11075) olarak adlandırılır. genellikle , rampa veya kalkış için 1,500 ila 2,000 US gal (5,680 ila 7,570  L ; 1,250 ila 1,670  imp gal ) içeren bir kamyonda bir kiraz toplayıcı kullanılarak 95 derece Fahrenheit'te (35 °C) suyla seyreltilmiş kirli yüzeylere uygulanır.  pist giriş noktası uygulaması. Bir uçağın buz çözme uygulaması aldığı görsel gözlemle kolayca doğrulanabileceği için renkli boyalı sıvı tercih edilir. İkinci Tur Tip I akışkan göründüğünü bu nedenle dönem, rüşvet pembe bir belirti açmak için "pembe kar." Aksi takdirde, tüm Tip I sıvılar turuncudur.

1992'de Dead Sea Works , Ölü Deniz'den gelen tuzlara ve minerallere dayalı bir buz çözücüyü pazarlamaya başladı .

Uçakta buz çözme

Ana madde: Buz koruma sistemi

Pnömatik sistemler

Boeing B-17 Uçan Kale . Kuyruğun ön kenarlarındaki siyah şeritler, stabilizatörler ve kanat , kauçuktan yapılmış buz çözücü botlardır .

Uçuş sırasında buz birikmeleri en sık kanatların, kuyrukların ve motorların (pervaneler veya fan kanatları dahil) ön kenarlarında görülür. Daha düşük hızlı uçaklar , uçuş sırasında buz çözme için kanatların ve kuyruğun ön kenarlarında sıklıkla pnömatik buz çözme botları kullanır . Kauçuk kaplamalar periyodik olarak şişirilerek buzun çatlamasına ve pul pul dökülmesine neden olur. Sistem pilot tarafından etkinleştirildiğinde, şişirme/söndürme döngüsü otomatik olarak kontrol edilir. Geçmişte bu tür sistemlerin zamanından önce şişirilmesi durumunda yenilebileceği düşünülürdü; pilot, botları şişirmeden önce oldukça kalın bir buz tabakasının oluşmasına izin vermeseydi, botlar sadece ön kenar ile oluşan buz arasında bir boşluk yaratacaktı. Son araştırmalar, modern botlarda “köprü oluşturma”nın olmadığını gösteriyor.

Elektrik sistemleri

Bazı hava taşıtları , kanatların ve kuyruk yüzeylerinin ön kenarlarına, pervane ön kenarlarına ve helikopter rotor kanadı ön kenarlarına yapıştırılmış bir kauçuk levhaya gömülü elektrikle ısıtılan dirençli elemanlar da kullanabilir . Bu buz çözme sistemi 1943'te United States Rubber Company tarafından geliştirilmiştir. Bu tür sistemler genellikle sürekli çalışır. Buz tespit edildiğinde, önce buz çözme sistemleri, ardından buzlanma koşullarında sürekli uçuş için buzlanma önleme sistemleri olarak işlev görürler . Bazı uçaklar, alkol veya propilen glikol gibi antifrizleri kanat yüzeylerindeki ve pervane kanatlarının köklerindeki küçük deliklerden pompalayan, buzu eriten ve yüzeyi buz oluşumuna elverişsiz hale getiren kimyasal buz çözme sistemleri kullanır. NASA tarafından geliştirilen dördüncü bir sistem, rezonans frekansındaki bir değişikliği algılayarak yüzeydeki buzu algılar. Bir elektronik kontrol modülü buzun oluştuğunu belirlediğinde, keskin bir mekanik şok oluşturmak için dönüştürücülere büyük bir akım yükselmesi pompalanır, buz tabakasını çatlar ve kayar akım tarafından soyulmasına neden olur.

Hava tahliye sistemleri

Birçok modern sivil sabit kanatlı nakliye uçağı, sıcak hava kullanan kanatların, motor girişlerinin ve hava veri sondalarının ön kenarlarında buz önleyici sistemler kullanır. Bu, motorlardan havalandırılır ve buzlanmayı önlemek için yüzeyin altındaki bir boşluğa kanalize edilir. Sıcak hava, yüzeyi 0 °C'nin (32 °F) birkaç dereceye kadar ısıtarak buz oluşumunu engeller. Sistem, uçak buzlanma koşullarına girerken ve çıkarken açılıp kapanarak otonom olarak çalışabilir.

Çevresel etkiler ve azaltma

Sodyum klorür veya kalsiyum klorür gibi buz çözücü tuzlar , doğal sulara sızarak tuzluluklarını güçlü bir şekilde etkiler.

Etilen glikol ve propilen glikolün, yüzey sularında bozunma sırasında yüksek seviyelerde biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD) uyguladığı bilinmektedir . Bu süreç, suda yaşayan organizmaların hayatta kalmak için ihtiyaç duyduğu oksijeni tüketerek sudaki yaşamı olumsuz etkileyebilir. Mikrobiyal popülasyonlar propilen glikolü ayrıştırdığında su kolonundaki büyük miktarlarda çözünmüş oksijen (DO) tüketilir.

Yüzey sularında yeterli çözünmüş oksijen seviyeleri balıkların, makroomurgasızların ve diğer suda yaşayan organizmaların hayatta kalması için kritik öneme sahiptir . Oksijen konsantrasyonları minimum seviyenin altına düşerse, organizmalar mümkünse ve mümkünse daha yüksek oksijen seviyelerine sahip bölgelere göç eder veya sonunda ölür. Bu etki, kullanılabilir sucul habitat miktarını önemli ölçüde azaltabilir. ÇO seviyelerindeki azalmalar, alttan beslenen popülasyonları azaltabilir veya ortadan kaldırabilir , bir topluluğun tür profilinde bir değişiklik lehine koşullar yaratabilir veya kritik gıda-ağ etkileşimlerini değiştirebilir .

Bir olayda, önemli bir kar içinde Atlanta erken Ocak 2002'de kısaca böyle bir sistemin bir taşmasına neden oldu kirleten Flint River mansabında Atlanta havaalanı .

Bazı havaalanları kullanılmış buz çözücü sıvıyı geri dönüştürerek, suyu ve katı kirleticileri ayırarak sıvının diğer uygulamalarda yeniden kullanılmasını sağlar. Diğer havalimanlarının yerinde atık su arıtma tesisi vardır ve/veya toplanan sıvıyı belediye kanalizasyon arıtma tesisine veya ticari atık su arıtma tesisine gönderir .

Buz çözücü sıvıların toksisitesi başka bir çevresel sorundur ve daha az toksik (yani glikol bazlı olmayan) alternatifler bulmak için araştırmalar devam etmektedir.

Ayrıca bakınız

Referanslar