ضد یخ و یخ زدا (مواد شیمیایی)

اطلاعات ضد یخ و یخ زدا (مواد شیمیایی).

نمایش تمام تولیدکنندگان ضد یخ و یخ زدا (مواد شیمیایی).

ضد یخ و یخ زدا از تشکیل یخ جلوگیری می کند، یخ سطح موجود را حذف می کند و یخ زدگی را از بین می برد یا از آن جلوگیری می کند. یخ‌کن‌ها برف و یخ موجود را می‌شکنند در حالی که ضدیخ‌ها از تشکیل و چسبندگی یخ جلوگیری می‌کنند.

یخ زدایی و ضد یخ شامل حذف و جلوگیری از تجمع برف، یخ یا یخ زدگی است. فرآیند یخ زدایی ممکن است شامل خراش دادن دستی، اعمال حرارت یا استفاده از مواد شیمیایی برای کاهش نقطه انجماد آب باشد. نوع دوم در اینجا مورد بحث قرار می گیرد.

یخ زداها و ضد یخ های شیمیایی به طور برجسته در صنایع هوافضا، هواپیماهای تجاری و حمل و نقل استفاده می شوند. هواپیماهایی که در شرایط یخبندان و بارندگی زمینگیر می شوند، معمولاً روی سطوح کنترل یخ یا یخ زدگی ایجاد می کنند. سطوح ناهموار حاصله باعث اختلال در بالابر، افزایش کشش و در نهایت ممکن است عملکرد آیرودینامیکی را مختل کند. علاوه بر این، تکه‌های بزرگ یخ ممکن است در حین پرواز جابجا شوند و به موتورها یا ملخ‌ها آسیب برسانند و قطرات آب فوق‌سرد شده درون ابرها می‌توانند در حین پرواز یخ روی لبه‌های بال ایجاد کنند. به همین دلیل، یخ زدایی شیمیایی در فرودگاه ها اجباری است، زمانی که دمای هوا نزدیک به انجماد (0 درجه سانتی گراد یا 32 درجه فارنهایت) باشد.

انواع دیسر

همه یخسازها، چه دانه ای و چه مایع، یخ را با پایین آوردن نقطه انجماد آب ذوب می کنند. به عنوان مثال، کلرید سدیم یخ‌کن معمولی بلافاصله شروع به شکستن پیوندهای هیدروژنی می‌کند که در هنگام انجماد وقتی روی یخ اعمال می‌شود. آب نمک حاصل (NaCl و آب) از طریق یخ به سمت پایین حل می شود و در زیر آن جمع می شود و پیوند سطحی آن را می شکند. سپس یخ شل از سطح می ریزد یا به صورت مکانیکی حذف می شود.

مواد شیمیایی یخ زدا ممکن است به شکل دانه ای یا مایع به خود بگیرند، در حالی که ضد یخ ها به صورت مایعات چسبناک تولید می شوند که در زیر توضیح داده شده است.  

دانه ای 

یخ‌کن‌های گرانولی به‌طور گسترده در صنعت حمل‌ونقل برای پاکسازی جاده‌ها از برف و یخ استفاده می‌شوند. معمولاً به آن سنگ نمک می گویند. اکثر دستگاه های خنک کننده در این دسته با دو درجه بندی درجه حرارت ارائه می شوند. دمای یوتکتیک نشان دهنده کمترین دمای ممکن است که در آن گرانول ها می توانند هرگونه عمل ذوب را انجام دهند. دمای عملی دمایی را توصیف می‌کند که در آن یخ‌کن ذوب قابل‌توجهی را در یک بازه زمانی معقول (اغلب 20 دقیقه) انجام می‌دهد.

جدول زیر رایج ترین انواع یخ زداهای دانه ای را شرح می دهد.

علاوه بر کلریدهای ذکر شده در بالا، استات هایی مانند استات کلسیم منیزیم (CMgAc) و استات پتاسیم (KAc) گهگاه به عنوان یخ زدای دانه ای استفاده می شوند. در حالی که استات ها در مقایسه با کلریدها عملکرد بهتری دارند (استات پتاسیم دارای دمای یوتکتیک 76- درجه فارنهایت است)، همچنین 20 تا 30 برابر قیمت کلرید سدیم است. استات پتاسیم گاهی اوقات توسط فرودگاه های واقع در آب و هوای بسیار سرد استفاده می شود.

نگرانی های زیست محیطی

از آنجایی که یخ‌کن‌های دانه‌ای اغلب در مناطق وسیعی پخش می‌شوند، تأثیر آن‌ها بر محیط اطراف نگران‌کننده است. در حالی که برای انسان و حیوانات سمی نیست، تمام کلریدها نسبت به فلزات محافظت نشده نسبتاً خورنده هستند و در صورت استفاده بیش از حد بر روی جاده ها و سایر سطوح سنگفرش می توانند به پوشش گیاهی مرزی آسیب برسانند. مزیت استات ها این است که سمیت کمتری برای زندگی گیاهان دارند، اما حاوی مقدار زیادی محتوای آلی هستند. معرفی این ماده به رودخانه ها و دریاچه ها می تواند تقاضای اکسیژن و سطح CO 2 را افزایش دهد .

مایع

هم یخ زدا و هم ضد یخ می توانند شکل مایع داشته باشند. دییزرها معمولاً بر پایه اتیلن گلیکول یا پروپیلن گلیکول هستند و حاوی مواد افزودنی مانند غلیظ کننده ها، سورفکتانت ها، بازدارنده های خوردگی و رنگ هستند.

استانداردهای انجمن مهندسین خودرو (SAE) AMS 1424 و AMS 1428 چهار نوع مایع یخ زدای هوانوردی را که در زیر توضیح داده شده است، مشخص می کند.

• سیالات نوع I ضخیم نشده اند و بنابراین ویسکوزیته پایینی دارند و در مدت کوتاهی پس از اعمال از سطوح خارج می شوند. آنها بر روی سطوح در دماهای بالا (تا 180 درجه فارنهایت) و فشار بالا اسپری می شوند. مایعات نوع I معمولاً نارنجی رنگ می شوند و تقریباً 3/4 کل مایعات مورد استفاده در فرودگاه های ایالات متحده را تشکیل می دهند (داده های 2008).

• سیالات نوع II با یک عامل پلیمری غلیظ می شوند و چسبناک تر از یخ زداهای نوع I هستند. آنها طوری طراحی شده‌اند که با سرعت‌های بیش از 100 گره از سطوح هواپیما خارج می‌شوند و برای هواپیماهای بزرگ‌تر و سریع‌تر مناسب‌تر هستند. مایعات نوع II به رنگ زرد روشن هستند و به تدریج با نوع IV جایگزین می شوند.

• نوع III به رنگ زرد تیره تر رنگ می شود و ممکن است مصالحه ای بین مایعات نوع I و II در نظر گرفته شود. آنها نسبت به سیالات نوع I چسبناک تر هستند اما برخلاف نوع II طوری طراحی شده اند که با سرعت کمتر از 100 گره از سطوح خارج شوند.

• یخ‌کن‌های نوع IV مشابه نوع II هستند، اما برای زمان نگهداری طولانی‌تر طراحی شده‌اند. آنها معمولاً سبز رنگ می شوند. 

خنک کننده های مایع و ضد یخ ممکن است به عنوان بخشی از یک فرآیند یک یا دو مرحله ای استفاده شوند. فرآیندهای یک مرحله ای هر دو نوع سیال را در یک کاربرد واحد از سیال گرم شده و غلیظ مخلوط با آب ترکیب می کنند. فرآیند دو مرحله ای شامل یخ زدایی با مایع گرم شده نوع I یا مخلوطی از سیال غلیظ شده (نوع II، III یا IV) و آب و به دنبال آن یک کاربرد جداگانه ضد یخ است. در حالی که عملیات دو مرحله ای دست و پا گیرتر است، برنامه های قبلی را از ضد یخ پاک می کند و با خیال راحت باقیمانده ها را از بین می برد.

ضد یخ

ضد یخ بر روی سطح اعمال می شود تا از تشکیل یخ و یخ زدگی جلوگیری کند و رطوبت را قبل از اینکه فرصت یخ زدن داشته باشد جذب می کند. ضد یخ های شیمیایی محافظت محدودی ارائه می دهند و پس از جذب مقدار معینی از آلاینده ها مستعد شکست هستند.

ضد یخ معمولاً از پروپیلن گلیکول گرم نشده تشکیل شده است که به قوام مشابه ژلاتین سفتی ضخیم شده است. این بر خلاف مایع یخ زدایی است که ویسکوزیته آن نزدیک به آب است. به این دلایل، یخ‌کن‌ها گاهی اوقات به عنوان سیالات نیوتنی طبقه‌بندی می‌شوند، در حالی که ضد یخ‌ها را می‌توان سیالات غیرنیوتنی در نظر گرفت. تصویر یک ضد یخ که در سمت راست ریخته می شود، این افزایش ویسکوزیته را نشان می دهد.

در صنایع هواپیما و هوافضا، ضد یخ‌ها معمولاً با استفاده از زمان نگهداری محصول یا مدت زمانی که در طی آن مایع می‌تواند از تشکیل یخ قبل از برخاستن جلوگیری کند، مشخص می‌شود.

استانداردها

ساخت، طبقه بندی و استفاده از یخ زدا و ضد یخ با استفاده از استانداردها و توصیه های صنعت تنظیم می شود. اداره هوانوردی فدرال ایالات متحده (FAA) اطلاعات جامع برنامه ریزی پرواز مربوط به یخ زدایی را حفظ می کند و برنامه استاندارد شده بین المللی هواپیمای زمینی خود (SIAGDP) را ترویج می کند. از نقطه نظر تخلیه زیست محیطی، آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) استانداردهای عملکرد مربوط به مدیریت زباله های یخ زدایی را در برخی فرودگاه های هوای سرد صادر می کند.

هر دوی این آژانس ها استانداردهای فردی مربوط به یخ زدایی را نیز صادر می کنند که برخی از آنها در زیر ذکر شده است. 

• به روز رسانی برنامه یخ زدایی مورد تایید FAA N 8900.167 (بازبینی زمستان 2011-12)

• FAA AC 120-58 یخ زدایی هواپیماهای بزرگ روی زمین

• منبع

•  

• globalspec.com