ابداع روشی برای یخ زدایی سریع سطوح مختلف
ابداع روشی برای یخ زدایی سریع سطوح مختلف
مجله علمی ایلیاد - بال هواپیما، توربین‌های بادی و سیستم‌های گرمایشی داخلی، همه و همه تحت فشار سرما و وزن یخ قرار دارند. با این حال، روش‌های یخ‌زدایی، بسیار انرژی بر هستند؛ چرا که اغلب اوقات برای ذوب یخ‌ها حجم یخ زیادی باید بر روی سطوح وجود داشته باشد. محققان دانشگاه ایلینویز و دانشگاه کیوشوی ژاپن، روش جدیدی را توسعه داده‌اند که برای ذوب کردن یخ فقط به وجود یک لایه نازک از یخ بر روی سطح نیاز است و با استفاده از آن می‌توان قطعه یخ را تحت نیروی جاذبه خورد کرد.
این روش که کمتر از یک درصد انرژی و کمتر از ۰.۰۱ درصد از زمان مورد نیاز برای روش‌های سنتی یخ‌زدایی را مصرف می‌کند، در مجله‌ی Physics Letters منتشر شده است. محققان در این خصوص گفتند که مشکل موجود در سیستم‌های مرسوم یخ‌زدایی، بیشتر به دلیل انرژی است که به جای گرم کردن مستقیم یخ‌ها یا یخ‌زدایی برای گرمایش و یخ‌زدایی اجزای سیستم به‌کار گرفته می‌شود. این امر باعث افزایش مصرف انرژی و خراب شدن سیستم می‌شود.
استاد مهندسی مکانیک و پروفسور مهندسی «ننهاد میلجوکوویچ» نویسنده‌ی اصلی این مطالعه، می‌گوید: «برای یخ‌زدایی، خنک‌کننده‌ی سیستم خاموش شده و مایع مورد نظر برای ذوب کردن یخ یا یخ‌زدایی گرم می‌شود و پس از یخ‌زدایی، سطح مجدداً خنک می‌شود. هنگامی که به هزینه‌های عملیاتی سالانه چرخه‌ی متناوب یخ‌زدایی فکر می‌کنید، خواهید دید که انرژی زیادی مصرف می‌شود.»
محققان برای انجام یخ‌زدایی، یک پالس جریان بسیار زیاد را به رابط بین یخ و سطح فرستادند تا لایه‌ای از آب تشکیل شود. این محققان برای اطمینان از اینکه پالس قادر به تولید گرمای مورد نیاز در رابط باشد، یک پوشش نازک از ماده‌ای به نام «اکسید قلع ایندیم» را در سطح مواد اعمال و بعد همه چیز را به جاذبه واگذار کردند.
برای آزمایش این روش، محققان یک صفحه شیشه‌ای عمودی خنک شده تا دمای منفی ۱۵ درجه‌ی سانتی‌گراد و منفی ۷۰ درجه‌ی سانتی‌گراد را یخ‌زدایی کردند. این دما به ترتیب برای مدل‌سازی آزمایشات گرمایشی، تهویه و تهویه مطبوع و آزمایش‌های برودتی انتخاب شد. در تمام آزمایشات، یخ با پالس کمتر از یک ثانیه از بین رفت. میلجوکوویچ می‌گوید: «در شرایط واقعی، نیروی گرانش به جریان هوا کمک می‌کند. لذا این رویکرد جدید از روش‌های متداول کارآمدتر است.»
این گروه هنوز سطوح سه بعدی پیچیده‌تر، مانند اجزای هواپیما را مورد مطالعه قرار نداده‌اند، اما همان‌طور که خودشان می‌گویند، این کار قطعاً در آینده انجام خواهد شد. میلجوکوویچ می‌گوید: «هواپیماها با سرعت زیاد حرکت می‌کنند، بنابراین نیروهای برشی اعمال شده بر روی یخ زیاد هستند، به این معنی که فقط یک لایه‌ی بسیار نازک از یخ موجود بر روی رابط برای برطرف کردن کل یخ کافی است. البته برای اینکه بفهمیم چگونه می‌توانیم اجزای خمیده را با اکسید قلع ایندیم به صورت یکنواخت بپوشانیم و در عین حال ایمنی لازم را رعایت کنیم، به مطالعات بیشتری نیاز است.
محققان بیان داشتند که سیستم‌های بزرگی مانند بال هواپیما به مقادیر بسیار بالایی از جریان‌های آنی نیاز دارند. یاشراج گوروموخی می‌گوید: «اگرچه قدرت کل اعمال شده در طول پالس بسیار کم است، اما قدرت آنی آن بسیار زیاد است. بابراین به مطالعات بیشتری در زمینه مدارهای الکترونیکی که رابط را گرم می‌کنند نیاز است.»