Противообледенительная обработка

редактировать
Аэрофлот Airbus A330 подвергается антиобледенению в Шереметьево Аэропорт. Антиобледенение Солт-Лейк-Сити аэропорт, 2010

Антиобледенение - это процесс удаления снега, льда или иней с поверхности. Защита от обледенения - это применение химикатов, которые не только удаляют лед, но и остаются на поверхности и продолжают задерживать преобразование льда в течение определенного периода времени или предотвращать прилипание льда к поверхности. облегчить механическое снятие.

Содержание

  • 1 Подходы
    • 1.1 Поезда и железнодорожные стрелки
    • 1.2 Самолеты
      • 1.2.1 Защита от обледенения с помощью инфракрасного обогрева
    • 1.3 Тротуар аэропорта
    • 1.4 Дороги
    • 1.5 Химическая обработка -icers
    • 1.6 Типы жидкостей
  • 2 Борьба с обледенением самолета
    • 2.1 Пневматические системы
    • 2.2 Электрические системы
    • 2.3 Системы отвода воздуха
  • 3 Воздействие на окружающую среду и смягчение его последствий
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки

Подходы

Удаление обледенения может быть выполнено механическими методами (соскабливанием, толканием); посредством применения тепла ; с помощью сухих или жидких химикатов, предназначенных для снижения точки замерзания воды (различные соли или рассолы, спирты, гликоли ); или комбинацией этих различных методов.

Поезда и стрелочные переводы

Образование льда в тормозах поездов снижает эффективность торможения.

Поезда и стрелочные переводы в арктических регионах имеют большие проблемы из-за образования снега и льда. Им нужен постоянный источник тепла в холодные дни для обеспечения функциональности. В поездах в первую очередь необходимы нагреватели тормозов, подвески и муфт для защиты от обледенения. На рельсах в первую очередь чувствительны к обледенению переключатели. Эти мощные электрические нагреватели эффективно предотвращают образование льда и быстро тают образующийся лед.

Нагреватели предпочтительно изготовлены из материала PTC, например Резина PTC, чтобы избежать перегрева и потенциального разрушения нагревателей. Эти нагреватели являются самоограничивающимися и не требуют регулирующей электроники; они не могут перегреваться и не требуют защиты от перегрева.

Самолет

US Gulfstream G550 очищается от обледенения перед вылетом с Аляски в январе 2012 года. Противообледенительный самолет WestJet 737-700 в Торонто

На земле, когда есть замерзание и осадки, обычно практикуется удаление льда с самолета. Замерзшие загрязнители влияют на аэродинамические свойства автомобиля. Кроме того, выбитый лед может повредить двигатели.

Антиобледенительные жидкости обычно состоят из раствора гликоля в воде, содержащего краситель и вещества для защиты поверхности металла. Применяется ряд гликолей. Загустители также используются для прилипания противообледенительного агента к корпусу самолета. Этиленгликоль (EG) все еще используются для противообледенительной обработки самолетов в некоторых частях мира, поскольку они имеют более низкую рабочую температуру. (LOUT), чем пропиленгликоль (PG). Однако PG более распространен, поскольку он менее токсичен, чем этиленгликоль.

При нанесении большая часть противообледенительной жидкости не прилипает к поверхности самолета и падает на землю. В аэропортах обычно используются системы сдерживания для улавливания использованной жидкости, чтобы она не просачивалась в землю и водоемы. Хотя PG классифицируется как нетоксичный, он загрязняет водные пути, поскольку при разложении потребляет большое количество кислорода, вызывая удушение водных организмов. (См. Воздействие на окружающую среду и смягчение его последствий.)

Защита от обледенения с помощью инфракрасного обогрева

Прямой инфракрасный обогрев также был разработан для защиты от обледенения самолетов. техника. Этот механизм теплопередачи значительно быстрее, чем обычные режимы теплопередачи, используемые при обычном противообледенительном режиме (конвекция и теплопроводность), из-за охлаждающего воздействия воздуха на распыляемую противообледенительную жидкость.

Одна инфракрасная противообледенительная система требует, чтобы процесс нагрева происходил внутри специально построенного ангара. Эта система вызвала ограниченный интерес среди операторов аэропортов из-за требований к помещению и материально-техническому обеспечению ангара. В Соединенных Штатах этот тип инфракрасной противообледенительной системы использовался в ограниченном количестве в двух крупных узловых аэропортах и одном небольшом коммерческом аэропорту.

В другой инфракрасной системе используется мобильная связь., навесные отопительные агрегаты, не требующие использования ангаров. Производитель заявляет, что система может использоваться как для самолетов с фиксированным крылом, так и для вертолетов, хотя он не привел каких-либо примеров ее использования на коммерческих самолетах.

Тротуар аэропорта

Противообледенительные операции для Покрытие аэропорта (взлетно-посадочные полосы, рулежные дорожки, перроны, мосты рулежных дорожек ) может содержать несколько типов жидких и твердых химических продуктов, в том числе пропиленгликоль, этиленгликоль и другие органические соединения. Соединения на основе хлоридов (например, соль ) не используются в аэропортах из-за их коррозионного воздействия на воздушные суда и другое оборудование.

Смеси мочевины также использовались для защиты от обледенения дорожного покрытия. их невысокой стоимости. Однако мочевина является значительным загрязнителем водных путей и диких животных, поскольку после применения она разлагается до аммиака, и в аэропортах США ее использование в значительной степени прекращено. В 2012 г. США Агентство по охране окружающей среды (EPA) запретило использование антиобледенителей на основе карбамида в большинстве коммерческих аэропортов.

Дороги

В 2013 году около 14 миллионов тонн соли было использовано для удаления льда с дорог на севере Америка.

Противообледенительная обработка дорог традиционно выполнялась с помощью снегоочистителей или самосвалов, предназначенных для его разбрасывания, часто смешанный с песком и гравием на скользких дорогах. Хлорид натрия (каменная соль) обычно используется, так как он недорогой и легко доступен в больших количествах. Однако, поскольку соленая вода все еще замерзает при -18 ° C (0 ° F), это не поможет, когда температура упадет ниже этой точки. Он также имеет сильную тенденцию вызывать коррозию, ржавление, сталь, используемую в большинстве транспортных средств, и арматуру в бетонных мостах. В зависимости от концентрации он может быть токсичным для некоторых растений и животных, в результате чего некоторые городские районы покинули его. В более поздних снегоплавильных установках используются другие соли, такие как хлорид кальция и хлорид магния, которые не только понижают точку замерзания воды до гораздо более низкой температуры, но также вызывают экзотермический эффект. реакция. Они несколько безопаснее для тротуаров, но лишнее все же следует удалить.

Совсем недавно были разработаны органические соединения, которые уменьшают экологические проблемы, связанные с солями, и имеют более длительные остаточные эффекты при распространении по дорогам, обычно в сочетании с солевыми растворами или твердыми веществами. Эти соединения часто образуются как побочные продукты сельскохозяйственных операций, таких как рафинирование сахарной свеклы или процесс дистилляции, в результате которого получают этанол. Другими органическими соединениями являются древесная зола и соль для борьбы с обледенением, называемая ацетатом кальция и магния, полученная из придорожной травы или даже кухонных отходов. Кроме того, смешивание каменной соли с некоторыми органическими соединениями и хлоридом магния приводит к намазываемым материалам, которые эффективны как при гораздо более низких температурах (-34 ° C или -29 ° F), так и при более низких общих скоростях укрытия на единицу площади..

Солнечные дорожные системы использовались для поддержания поверхности дорог выше точки замерзания воды. Массив труб, встроенных в поверхность дороги, используется для сбора солнечной энергии летом, передачи тепла тепловым берегам и возврата тепла дороге зимой для поддержания температуры поверхности выше 0 ° C (32 ° F). Эта автоматизированная форма сбора, хранения и доставки возобновляемой энергии позволяет избежать экологических проблем, связанных с использованием химических загрязнителей.

В 2012 году было предложено, что супергидрофобные поверхности, способные отталкивать воду, также могут быть использованы для предотвращения накопления льда, ведущего к ледофобности. Однако не каждая супергидрофобная поверхность является ледофобной, и метод все еще находится в стадии разработки.

Химические антиобледенители

Все химические антиобледенители имеют общий рабочий механизм: они химически предотвращают связывание молекул воды выше определенной температуры, которая зависит от концентрации. Эта температура ниже 0 ° C, точки замерзания чистой воды. Иногда наблюдается экзотермическая реакция растворения, которая обеспечивает еще более высокую способность плавления. Следующие ниже списки содержат наиболее часто используемые химикаты для борьбы с обледенением и их типичную химическую формулу.

Неорганические соли
Органические соединения
спиртам, диолам и полиолы

(это антифризы реагенты, которые практически не используются на дорогах)

Жидкость pes

Обледенение самолета в аэропорту Копенгагена с помощью жидкости оранжевого цвета Удаление льда с самолета в аэропорту Бирмингема с помощью противообледенительной жидкости оранжевого цвета. Обледенение

Существует несколько типов самолетов противообледенительная жидкость, которые делятся на две основные категории:

  1. Противообледенительные жидкости: подогретый гликоль, разбавленный водой для удаления льда и снега. / удаление инея, также называемое ньютоновскими жидкостями (из-за их вязкости, аналогичной воде)
  2. Антиобледенительные жидкости: ненагретые, неразбавленные жидкости на основе пропиленгликоля, которые были загущены (представьте полуотвержденный желатин), также называемые неньютоновскими жидкостями (из-за их характерной вязкой текучести), применяемые для замедления будущего образования льда или предотвращения накопления падающего снега или мокрого снега. Жидкости для защиты от обледенения обеспечивают временную защиту от образования льда, когда самолет неподвижен на земле. Однако под воздействием силы сдвига, такой как поток воздуха по поверхности жидкости, когда самолет ускоряется для взлета, вся реология жидкости изменяется, и она становится значительно тоньше, стекая, оставляя чистую и гладкую аэродинамическая поверхность крыла.

В некоторых случаях на самолет наносят жидкости обоих типов, сначала нагретую смесь гликоля и воды для удаления загрязнений, а затем ненагретую загущенную жидкость для предотвращения образования льда перед взлетом самолета. Это называется «двухэтапной процедурой».

Жидкость для удаления льда на основе метанола использовалась в течение многих лет для удаления льда с малых крыльев и хвостовых поверхностей малых и средних самолетов авиации общего назначения самолетом и обычно применяется с помощью небольшого ручного опрыскивателя. Метанол может удалить только иней и легкий грунтовый лед перед полетом.

Моноэтилен, диэтилен и пропиленгликоль являются негорючими нефтепродуктами, и аналогичные продукты чаще всего встречаются в автомобильных системах охлаждения. Гликоль обладает очень хорошими противообледенительными свойствами, и его авиационный сорт обозначается как SAE / ISO / AEA Type I (AMS 1424 или ISO 11075). его обычно наносят на загрязненные поверхности, разбавленные водой с температурой 95 градусов по Фаренгейту (35 ° C) с помощью сборщика вишен на грузовике, содержащем от 1 500 до 2 000 галлонов США (от 5,680 до 7,570 л ; От 1,250 до 1,670 имп гал ) для применения в точках входа на посадку или взлетно-посадочную полосу. Окрашенная в цвет жидкость является предпочтительной, поскольку визуальным наблюдением можно легко подтвердить, что самолет получил применение для удаления льда. Сток жидкости типа I, кажется, окрашивает слякоть в розовый оттенок, отсюда и термин «розовый снег». В остальном все жидкости типа I оранжевые.

В 1992 году Dead Sea Works начал продавать антиобледенитель на основе солей и минералов из Мертвого моря.

Антиобледенитель для самолетов

Пневматические системы

Boeing B-17 Flying Fortress. Черные полосы на передних кромках хвостового оперения, стабилизаторов и крыла - это антиобледенительные ботинки из резины.

В полете наросты льда наиболее часто встречаются на передних кромках крыльев, хвостового оперения и двигатели (включая пропеллеры или лопасти вентилятора). На низкоскоростных самолетах часто используются пневматические противообледенительные башмаки на передних кромках крыльев и хвосте для защиты от обледенения в полете. Резиновые покрытия периодически надуваются, в результате чего лед трескается и отслаивается. Как только система активируется пилотом, цикл надувания / спуска регулируется автоматически. В прошлом считалось, что такие системы можно разрушить, если их преждевременно надуть; если бы пилот не позволил сформироваться довольно толстому слою льда перед накачиванием ботинок, ботинки просто образовали бы зазор между передней кромкой и образовавшимся льдом. Недавние исследования показывают, что в современных ботинках «перемычки» не происходит.

Электрические системы

В некоторых самолетах могут также использоваться электрически нагреваемые резистивные элементы, встроенные в резиновый лист, приклеенный к передние кромки крыльев и оперения, передние кромки винта и передние кромки лопастей винта вертолета. Эта противообледенительная система была разработана компанией United States Rubber Company в 1943 году. Такие системы обычно работают непрерывно. При обнаружении льда они сначала функционируют как противообледенительные системы, а затем как противообледенительные системы для продолжения полета в условиях обледенения. В некоторых самолетах используются химические противообледенительные системы, которые закачивают антифриз, такой как спирт или пропиленгликоль, через небольшие отверстия в поверхности крыльев и в основании лопастей винта, таяя лед и делая поверхность непригодной для образования льда. Четвертая система, разработанная НАСА, обнаруживает лед на поверхности, регистрируя изменение резонансной частоты. После того, как электронный модуль управления определил, что лед образовался, в преобразователи закачивается большой всплеск тока, чтобы вызвать резкий механический удар, растрескивая слой льда и заставляя его отслаиваться от потока.

Системы отбора воздуха

Многие современные гражданские транспортные самолеты используют противообледенительные системы на передней кромке крыльев, воздухозаборниках и датчиках данных о воздухе, использующих теплый воздух. Он удаляется из двигателей и направляется в полость под поверхностью для защиты от обледенения. Теплый воздух нагревает поверхность до температуры на несколько градусов выше 0 ° C (32 ° F), предотвращая образование льда. Система может работать автономно, включаться и выключаться при входе и выходе самолета в условия обледенения.

Воздействие на окружающую среду и смягчение его последствий

Противообледенительные соли, такие как хлорид натрия или хлорид кальция, проникают в природные воды, сильно влияя на их соленость.

Этиленгликоль и пропиленгликоль, как известно, вызывают высокие уровни 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. Большие количества растворенного кислорода (DO) в толще воды потребляются, когда популяции микроорганизмов разлагают пропиленгликоль.

Достаточные уровни растворенного кислорода в поверхностных водах имеют решающее значение для выживаемость рыб, макробеспозвоночных и других водных организмов. Если концентрация кислорода падает ниже минимального уровня, организмы эмигрируют, если это возможно и возможно, в районы с более высоким уровнем кислорода или в конечном итоге умирают. Этот эффект может резко сократить количество пригодной для использования водной среды обитания. Снижение уровней DO может уменьшить или устранить популяции донных источников, создать условия, способствующие изменению видового профиля сообщества, или изменить критические пищевые сети взаимодействия.

В одном случае значительный снег в Атланте в начале января 2002 г. вызвал переполнение такой системы, на короткое время загрязнив реку Флинт ниже по потоку от аэропорта Атланты.

Некоторые аэропорты рециркулируют использованную антиобледенительную жидкость, отделяя воду и твердые загрязнители, что позволяет повторно использовать жидкость в других приложениях. В других аэропортах есть сооружения для очистки сточных вод, и / или собранные жидкости отправляют на муниципальные очистные сооружения или коммерческие очистные сооружения.

Токсичность противообледенительных жидкостей составляет еще одна проблема, связанная с окружающей средой, и в настоящее время ведутся исследования по поиску менее токсичных (т.е. не на основе гликоля) альтернатив.

См. также

Викискладе есть материалы, связанные с Противообледенительной обработкой самолетов..

Литература

Последняя правка сделана 2021-05-17 04:26:36
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте