Противообледенительная обработка – это процесс удаления снега , льда или инея с поверхности. Противообледенение — это применение химикатов, которые не только удаляют лед, но и остаются на поверхности и продолжают задерживать образование льда в течение определенного периода времени или предотвращают прилипание льда, чтобы облегчить механическое удаление.
Удаление льда может осуществляться механическими методами (соскабливанием, толканием); за счет применения тепла ; путем использования сухих или жидких химикатов, предназначенных для понижения температуры замерзания воды (различные соли или рассолы , спирты , гликоли ); или комбинацией этих различных методов.
В 2013 году для борьбы с обледенением дорог в Северной Америке было использовано около 14 миллионов тонн соли. [1]
Для борьбы с обледенением дорог традиционно используется соль, разбрасываемая снегоочистителями или самосвалами , предназначенными для ее разбрасывания, часто смешанной с песком и гравием , на скользких дорогах. Обычно используется хлорид натрия (каменная соль), поскольку он недорогой и доступен в больших количествах. Однако, поскольку соленая вода по-прежнему замерзает при температуре -18 ° C (0 ° F), она бесполезна, когда температура падает ниже этой точки. Он также имеет тенденцию вызывать коррозию стали , используемой в большинстве транспортных средств , и арматуры в бетонных мостах. В зависимости от концентрации он может быть токсичным для некоторых растений и животных [2] , в результате чего некоторые городские районы от него отошли. В более поздних снегоплавителях используются другие соли, такие как хлорид кальция и хлорид магния , которые не только понижают температуру замерзания воды до гораздо более низкой температуры, но также вызывают экзотермическую реакцию . Они несколько безопаснее для тротуаров , но лишнее все же следует убрать.
Совсем недавно были разработаны органические соединения, которые уменьшают экологические проблемы, связанные с солями, и оказывают более продолжительное остаточное воздействие при разбрасывании по дорогам, обычно в сочетании с соляными рассолами или твердыми веществами. Эти соединения часто образуются как побочные продукты сельскохозяйственных операций, таких как переработка сахарной свеклы или процесс дистилляции , при котором производится этанол . [3] [4] Другими органическими соединениями являются древесная зола и противообледенительная соль, называемая ацетатом кальция и магния, получаемая из придорожной травы или даже кухонных отходов. [5] Кроме того, смешивание обычной каменной соли с некоторыми органическими соединениями и хлоридом магния приводит к получению растекающихся материалов, которые эффективны как при гораздо более низких температурах (-34 ° C (-29 ° F)), так и при более низких общих скоростях растекания. распространение на единицу площади. [6]
Солнечные дорожные системы использовались для поддержания поверхности дорог выше точки замерзания воды. Множество труб, встроенных в поверхность дороги, используется для сбора солнечной энергии летом, передачи тепла термальным банкам и возврата тепла на дорогу зимой, чтобы поддерживать температуру поверхности выше 0 ° C (32 ° F). [7] Эта автоматизированная форма сбора, хранения и доставки возобновляемой энергии позволяет избежать экологических проблем, связанных с использованием химических загрязнителей.
В 2012 году было высказано предположение, что супергидрофобные поверхности, способные отталкивать воду, также могут использоваться для предотвращения накопления льда, приводящего к ледофобности . Однако не каждая супергидрофобная поверхность является ледофобной [8] , и метод все еще находится в стадии разработки. [9]
Поезда и железнодорожные стрелки в арктических регионах могут иметь серьезные проблемы с накоплением снега и льда. В холодные дни им нужен постоянный источник тепла, чтобы обеспечить функциональность. В поездах для противообледенения в первую очередь требуются тормоза , подвеска и сцепные устройства . На рельсах к гололеду чувствительны в первую очередь стрелочные переводы. Мощные электрические нагреватели предотвращают образование льда и быстро растапливают образовавшийся лед.
Нагреватели предпочтительно изготавливаются из материала PTC, например резины PTC , чтобы избежать перегрева и потенциального разрушения нагревателей. Эти нагреватели являются саморегулирующимися и не требуют регулирующей электроники; они не могут перегреваться и не требуют защиты от перегрева. [10]
На земле при заморозках и осадках обычно практикуется противообледенительная обработка самолета. Замерзшие загрязнения ухудшают аэродинамические свойства автомобиля. Кроме того, выбитый лед может повредить двигатели.
К методам борьбы с гололедом относятся:
Из-за атмосферных условий на самолетах в полете может образовываться лед, что может привести к ухудшению летных характеристик. Большие коммерческие самолеты почти всегда имеют в полете системы защиты от обледенения, предотвращающие образование льда и его образование. Системы защиты от обледенения становятся все более распространенными и на небольших самолетах авиации общего назначения.
В системах защиты от льда обычно используется один или несколько из следующих подходов:
Противообледенительные операции на покрытиях аэропортов ( взлетно-посадочные полосы , рулежные дорожки , перроны , мосты на рулежных дорожках ) могут включать в себя несколько типов жидких и твердых химических продуктов, включая пропиленгликоль , этиленгликоль и другие органические соединения. Соединения на основе хлоридов (например, соль ) не используются в аэропортах из-за их коррозионного воздействия на самолеты и другое оборудование. [11] : 34–35
Смеси мочевины также используются для борьбы с обледенением дорожных покрытий из-за их низкой стоимости. Тем не менее, мочевина является серьезным загрязнителем водных путей и дикой природы, поскольку после применения она разлагается до аммиака , и в аэропортах США ее использование в значительной степени прекращено. В 2012 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) запретило использование антиобледенителей на основе мочевины в большинстве коммерческих аэропортов. [12]
Все химические антиобледенители имеют общий рабочий механизм: они химически предотвращают связывание молекул воды при температуре выше определенной температуры, которая зависит от концентрации. Эта температура ниже 0 °C, точки замерзания чистой воды ( депрессия точки замерзания ). Иногда происходит экзотермическая реакция растворения , которая позволяет добиться еще большей плавимости. В следующих списках приведены наиболее часто используемые противообледенительные химикаты и их типичная химическая формула .
Противообледенительные соли, такие как хлорид натрия или хлорид кальция , выщелачиваются в природные воды, сильно влияя на их соленость. [1]
Известно, что этиленгликоль и пропиленгликоль вызывают высокий уровень биохимической потребности в кислороде (БПК) во время разложения в поверхностных водах. Этот процесс может отрицательно повлиять на водную жизнь, потребляя кислород, необходимый водным организмам для выживания. Большое количество растворенного кислорода (РК) в толще воды потребляется, когда микробные популяции разлагают пропиленгликоль. [13] : 2–23
Некоторые аэропорты перерабатывают использованную противообледенительную жидкость, отделяя воду и твердые загрязнения, что позволяет повторно использовать жидкость в других целях. В других аэропортах есть собственные очистные сооружения и/или они отправляют собранную жидкость на муниципальные очистные сооружения или коммерческие очистные сооружения. [11] : 68–80 [14]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
СМИ, связанные с противообледенением самолетов, на Викискладе?