Происхождение нефти газа: от теории происхождения к технологиям поисков > Теоретические вопросы происхождения нефти
Органические составляющие нефти в космосе
Симонян Геворг Саркисович:
ФРАКТАЛЫ И ДЕННДРИДЫ Понятие фрактала введено в научный обиход в 1975 году Бенуа Мандельбротом. Фрактал – от латинского слова fractus, сломанный камень, расколотый, нерегулярная среда [1-2]. В своих книгах "Фрактальные объекты: форма, случай и размерность" и "Фрактальная геометрия природы Б.Мандельброт предложил миру по существу новую, неэвклидову геометрию - негладких, шероховатых, зазубренных, изъеденных ходами и отверстиями, шершавых и т.п. объектов. Мандельброт поясняет понятие фрактала как некоего образования, самоподобного или самоаффинного в том или ином смысле.
Надо отметить, что теория фракталов произвела революцию не только в геометрии, но и в физике, химии, геологии, биологии. Фрактальные алгоритмы нашли применение и в информационных технологиях, например, для синтеза трехмерных компьютерных изображений природных ландшафтов, для сжатия (компрессии) данных.
Фрактальными объектами называются те объекты, которые обладают свойствами самоподобия, или масштабной инвариантности. Самоподобными могут быть некоторые фрагменты системы, структуры которых повторяются при разных масштабах. Простейшие фракталы, такие, как «канторова пыль», «снежинка Коха», «ковер и губка Серпинского», «кривые дракона» и «кривые Пеано и Гильберта», обладают регулярной, геометрически правильной, структурой. Каждый фрагмент такого геометрически правильного фрактала в точности повторяет всю конструкцию системы в целом. Оказалось, что даже простейшие из фракталов – геометрически самоподобные фракталы – обладают непривычными свойствами. Например, «снежинка фон Коха» обладает периметром бесконечной длины, хотя ограничивает конечную площадь. Кроме того, она такая «колючая», что ни в одной точке контура к ней нельзя провести касательную. Примерами случайных фракталов могут служить береговые линии, очертания некоторых государственных границ, поры в хлебе и зрелых сырах, границы доменов и зерен в кристаллах и так далее. Принято различать регулярные и нерегулярные фракталы, из которых первые являются плодом воображения, подобным кривой Коха, а вторые - продуктом природы или деятельности человека. Нерегулярные фракталы в отличие от регулярных сохраняют способность к самоподобию в ограниченных пределах, определяемых реальными размерами системы.
Для характеристики фрактальных структур принято использовать термин так называемая фрактальная размерность. Фрактальная размерность (D)– дробная размерность (от лат.: fragere -ломать, разбивать, раздроблять), являющаяся характеристикой неустойчивого, хаотического поведения систем (сред). Последняя показывает степень заполненности пространства объектом или структурой. Чтобы произвести такую оценку, объект следует разбить на элементы, число которых N будет тем больше, чем меньше размер каждого элемента (n). В общем случае справедливо уравнение N = (1/ n)D. В отличие от обычных геометрических образов - точка, линия, квадрат, куб, имеющих целочисленную размерность (0, 1, 2 и 3 соответственно), фрактальные структуры имеют нецелочисленную размерность. Фрактальная размерность «канторовой пыли» - фрактала, образующегося при дроблении линии до совокупности точек - 0<D<1. Фрактальная размерность «толстой линии» - фрактала, образующегося при дроблении отрезка, описывается соотношением 1<D<2. Фрактальная размерность «толстой плоскости» - 2<D<3. Фрактальная размерность объекта, образующегося при фрактальном преобразовании объемных структур, - 3<D<4. Так, для кривой Коха D = lg 4/ lg 3 = 1,2618. Фрактальная размерность снежинки равна 1,71, то есть, как и кривая Коха, она занимает промежуточное положение между одно- и двумерными объектами.
До появления термина «фракталы» в минералогии и потом и в химии употребляли термин «дендрит» и «дендритные формы». Дендри́ты (от греч. Δένδρον-дерево) сложнокристаллические образования древовидной ветвящейся структуры. Ещё в 1774 г, два века назад,прежде чем в науке появились фракталы, Вернер упоминал «дендритные формы» минералов.
Дендрит представляет собой ветвящееся и расходящееся в стороны образование, возникающее при ускоренной или стеснённой кристаллизации в неравновесных условиях, когда кристалл расщепляется по определённым законам [3]. Они ветвятся и разрастаются в разные стороны подобно дереву. Процесс образования дендрита принято называть дендритным ростом. В процессе дендритного развития объекта кристаллографическая закономерность изначального кристалла утрачивается по мере его роста. Дендриты могут быть трёхмерными объёмными (в открытых пустотах) или плоскими двумерными (если растут в тонких трещинах горных пород). В качестве примера дендритов можно привести снежинки, ледяные узоры на оконном стекле, живописные окислы марганца, имеющие вид деревьев в пейзажных халцедонах («моховой агат») и в тонких трещинах розового родонита. А также ветвистые формы самородной меди в зонах окисления рудных месторождений, дендриты самородных серебра и золота, решётчатые дендриты самородного висмута и ряда сульфидов. Почковидные или кораллообразные дендриты известны для малахита, барита и многих других минералов, например «пещерные цветы» кальцита иарагонита в карстовых пещерах. Дендриты как специфический продукт кристаллизации из растворов, несомненно, обладают фрактальными свойствами, хотя этими свойствами обладают фактически любые сложные продукты природы и человеческой деятельности. Фрактальная самоподобность, которая сохраняет свою структуру на разных уровнях масштабирования, характерна для множества реальных систем, в том числе для объектов нефтяных месторождений, вмещающих коллекторов и самой нефти. Экспериментально изучив процессы разрушения горных пород методами деформаций – растяжение и сдвиг, показано, что конфигурации трещин в обоих случаях имели фрактальную структуру с одинаковой размерностью 1,62-1,64 [16]. При изучении трещиноватости карбонатного коллектора можно выделить шесть типов фрактальных-структурных уровней: ультро-, микро-, мезо-, макро-, мета- и мегатрещины.
Симонян Геворг Саркисович:
Дорогие коллег сегодня Всемирный день водных ресурсов,
Сегодня нефть распространяется далеко за пределы промысла, путемперевозкой в цистернах и танкерах и перекачкой по трубопроводам. Основная причина загрязнения морей и океанов нефтью - этотранспортирование нефти, главным образом за счет слива за борт танкерами и судами нефтесодержащих (балластных и промывочных) вод.
Сегодня октуален проблема Чистой воды.
Привожу отривок из моей статьи
Симонян Г.С. Конденсационные процессы при деградации нефти в гидросфере. Современная наука: актуальные проблемы и перспективы развития: Монография. книга 4 / под ред. проф. Н. А. Тарасенко– Ставрополь: Логос, 2014. – C.65-83.
МСН-4
т КОНДЕНСАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ДЕГРАДАЦИИ НЕФТИ В ГИДРОСФЕРЕСимонян Г.С.Ереванский государственный университет, Ереван, Армения Показано, что нефть в воде находится в различных миграционных формах; поверхностных пленках (сликах), эмульсиях ( типа «нефть в воде» и «вода в нефти»), нефтяных агрегатах и комочках, в растворенной форме, сорбированный донными осадками и взвесями. Установлено, что при деградации нефти образуются непредельные соединения: алкены, непредельные кислоты и эфиры непредельных кислот. Показано, что в трансформации нефти в гидросфере участвуют компоненты нефти и сингенетичные вещества гидросферы, в частности, непредельные соединения и амины. Установлено, что нефть, попадая в водную среду естественных водоемов, будучи нерастворимой в воде, образует двухфазную систему нефть-вода и реакции трансформации нефти, в основном, протекают на границе раздела фаз нефть-вода и в эмульсиях, то есть протекают реакции межфазного катализа. В рамках модели «нефть-вода» обсуждаются кинетические закономерности конденсации Михаэля между жирорастворимым бутилакрилатом и водорастворимым диэтаноламином и жирорастворимыми аминами: дипропиламин, дибутиламин, гексиламин, дециламин и тетрадециламин и водорастворимыми непредельными соединениями: N-[три(гидроксиметил)метил]акриламид и акриламид в двухфазной системе гептан – вода.
Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды. В составе нефти обнаружено свыше 1000 индивидуальных органических веществ, содержащих: углерод (84-87%), водород (12-14%), кислород (0,005-3,6%), серу (1-2%) и азот. Нефть и продукты ее переработки представляют собой чрезвычайно сложную, непостоянную и разнообразную смесь низко - и высокомолекулярных соединений, относящихся к различным гомологическим рядам [1,2]. Низкомолекулярные соединения представляют собой, в основном, парафиновые, нафтено-парафиновые и ароматические углеводороды. Высокомолекулярная часть нефти состоит из высокомолекулярных парафиновых углеводородов, моно- и конденсированных нафтено-парафиновых, моно- и бициклических ароматических углеводородов ряда бензола и нафталина, смол и асфальтенов. Таким образом, нефть – это сложная многокомпонентная смесь, которая в зависимости от внешних условий проявляет свойства молекулярного раствора или дисперсной системы.
Сегодня нефть распространяется далеко за пределы промысла, путем перевозкой в цистернах и танкерах и перекачкой по трубопроводам. Основная причина загрязнения морей и океанов нефтью - это транспортирование нефти, главным образом за счет слива за борт танкерами и судами нефтесодержащих (балластных и промывочных) вод.
В настоящее время по морю ежегодно транспортируется более 1 млрд. тонн нефти. До 0,5 % перевозимой танкерами нефти выбрасывается в результате практики сброса промывочных и балластных вод в открытое море.Так как объем перевозок танкерами ежегодно возрастает, также возрастает загрязнение при перевозках нефти в морях, океанах, составляя 40 % всего сброса нефти [3-5].
Серьезное беспокойство вызывает загрязнение океанов нефтью в результате крушения танкеров и выбросов нефти на буровых скважинах, расположенных в открытом море. Однако загрязнения, вызванные ими, составляют лишь 5 % от общего количества загрязнений нефтяными углеводородами акватории мирового океана. Загрязнение океанов и морей нефтью вызваны также выносом реками- 31,1% , попадание из атмосферы -9,8% природные источники- 10%, промышленные отходы и городские отходы- по 5% , отходы прибрежных нефтеочистительных заводов- 3 % и добыча нефти в открытом море- 2%.
При попадании нефти в воду сразу же образуется поверхностная пленка, которая подвергается множеству физических, химических, биохимических и механических процессов; это прежде всего испарение, эмульгирование, растворение, окисление, биодеградация и седиментация. С первых секунд контакта нефти и нефтепродуктов с водной средой начинают быстро развиваться сложные превращения, длительность и результаты которых зависят как от свойств и состава самой нефти, так и от конкретной ситуации. Морские течения и атмосферная циркуляция обуславливают перемешивание и перемещение нефтепродуктов по всей акватории моря, что также приводит к загрязнению его шельфа и берегов. Распространение разлитой на водной поверхности нефти происходит под действием сил тяжести и контролируется ее вязкостью и силами поверхностного натяжения. Уже через 10 мин. после разлива 1 т нефти она распространяется на акватории в радиусе 50 м и толщиной слоя 110 мм, с последующим образованием более тонкой пленки (менее 1 мм) и покрытием акватории площадью до 12 км2. Образование равномерных пленок определяется содержанием высокомолекулярных соединений (смол и асфальтенов), которые слабо трансформируются под воздействием внешних факторов [3]. При содержании асфальтенов более 1% нефть плохо растекается по морской поверхности. На сегодняшний день площадь покрытия поверхности океана пленками нефтепродуктов меньше частоты их обнаружения и в среднем не превышает 1%.Нефть, как и поверхностная вода, движется со скоростью, составляющей несколько процентов от скорости ветра. По приблизительным оценкам, скорость перемещения нефтяных пленок составляет 60% от скорости течения и 2–4% от скорости ветра.
При попадании нефти в воду одним из первых процессов самоочищения водоема является испарение, оно касается в основном летучих фракций нефти. Cкорость испарения зависит от состава, площади испарения, типа «емкости», в которой они находятся, скорости движения воздуха, давления насыщенных паров нефти или нефтепродукта. Атмосфера способствует испарению летучих фракций нефти, последние подвергаются атмосферному окислению и переносу и могут вернуться на землю или в океан. Местом контакта атмосферы с морскими водами является поверхностный микрослой, в котором и происходит концентрирование углеводородов, что объясняется, прежде всего, несколько меньшей их плотностью по сравнению с плотностью воды и незначительной водорастворимостью. Многие источники такого поступления достаточно регулярны, но с поверхностного слоя путем испарения легких фракций и отлета с брызгами осуществляется и постоянный отток нефтяных углеводородов.
Наиболее интенсивно процесс испарения идет в первые часы, и уже через 0,5 часа после попадания нефти на водную поверхность летучих соединений остается гораздо меньше. К концу первых суток испаряется 50 % соединений, содержащих углерода до С15 и польностью в течение 10 суток. Углеводороды С15-С25 удерживаются намного дольше, так к концу третьей недели улетучиваются с водной поверхности - 50 % соединений С17, а тяжелые фракции более С25 практически не испаряются. При температуре 20-22 °С испаряется до 80 % технического бензина, 22 % керосина, 15 % нефти и около 0,3 % мазута. В целом потери при испарении составляют до 2/3 от всей массы разлитой по водной поверхности нефти. В целом только одно испарение может удалить до 50 % углеводородов сырой нефти, до 10 % тяжелой и до 75 % легкой топливной нефти.
До 15 % углеводородов нефти переходит в растворенное состояние, и этот переход в раствор растянут во времени и в большей степени зависит от гидродинамических и физико-химических условий в поверхностных водах. Максимально устойчивые в воде концентрации растворенных углеводородов составляют 0,3-0,4 мг/м3. Растворимость в воде связана прежде всего с химическим составом, она уменьшается со снижением содержания в нефтепродуктах ароматических углеводородов и с повышением концентраций парафиновых, то есть растворимость увеличивается в ряду: ароматические углеводороды > циклопарафины > парафины. Величины растворимости для нефти составляют 10-50, бензинов - до 5, керосинов - 2-5, дизельного топлива 8-22 мг/л. Наибольшей растворимостью отличаются такие соединения, как бензол (1800), толуол (600), ксилол (200) и этилбензол (150 мг/л).
При растекании сырой нефти по воде она быстро теряет свои летучие компоненты, а оставшиеся более вязкие фракции начинают тормозить процесс растекания. Пленочная нефть в водной среде дрейфует преимущественно по направлению ветра со скоростью, часто превышающей скорость движения воды и составляющей 3-4 % от скорости ветра.
По причине испарения нефтяных углеводородов и частично с растворением их в воде плотность и вязкость нефтяной пленки постепенно увеличиваются, поверхностное натяжение уменьшается – растекание прекращается. Волны и течения вызывают развитие турбулентных движений, и нефтяная пленка распадается на отдельные капли. Нефть быстро сорбирует воду (до 80 % ее объема) и формирует эмульсию типа «вода в нефти», это зависит от физико-химических свойств нефтепродукта и ветра, волнения, вертикальной турбулентности, температуры воды, наличия взвесей и твердых частиц. Устойчивость водно-нефтяных эмульсий существенно зависит от поверхностно – активных веществ (ПАВ), которые концентрируются в межфазном слое эмульсии. В процесе формирования эмульсии принимают участие компоненты нефти с высокой поверхностной активностью, нафтеновые и жирные кислоты, смолы, вещества с низкими поверхностно-активными свойствами, асфальтенами [6]. Помимо эмульсии «вода в нефти» получается и эмульсия типа «нефть и воде», особенно при участии диспергирующих химических соединений. В этом случае происходит образование мельчайших капель нефти, что резко увеличивает поверхность раздела сред и способствует ускорению процессов разрушения нефтяных углеводородов. На образование этих агрегатов уходит 5-10 % разлитой нефти. Размер агрегатов колеблется от 1 мм до 1 см, время существования таких нефтяных агрегатов составляет от 1 месяца до 1 года. Такие агрегаты под действием сил тяжести оседают на дно. В их состав входят в основном парафиновые и ароматические углеводороды, а эти очень стойкие образования существуют годами.
Присутствие в воде и на суше частиц различного состава приводит к тому, что часть нефти (10-30 %) сорбируется на них и постепенно уплотняется до весьма твердых комочков и шаров или осаждается на дно водоема; эти процессы наиболее активно происходят в прибрежной полосе и на мелководье из-за интенсивного перемешивания. Смоляные комки и агрегаты формируются также при перевозке нефти в танкерах и при балластировке и очистке танков они попадают в море.
Суммарный вес нефтяных агрегатов на всей акватории Мирового океана составляет не менее 0,5 млн т . Их содержание на морской поверхности в различных акваториях варьирует в широких пределах: от 0,001 до 2270 мг/м2 [3].
Тяжелые фракции нефти могут сохраняться в толще грунта или в донных осадках в течение многих месяцев и даже лет.
Симонян Геворг Саркисович:
--- Цитата: Симонян Геворг Саркисович от Марта 22, 2015, 01:14:31 pm --- Дорогие коллег сегодня Всемирный день водных ресурсов,
Привожу отривок из моей статьи
Симонян Г.С. Конденсационные процессы при деградации нефти в гидросфере. Современная наука: актуальные проблемы и перспективы развития: Монография. книга 4 / под ред. проф. Н. А. Тарасенко– Ставрополь: Логос, 2014. – C.65-83.
--- Конец цитаты ---
ПРОДОЛЖЕНИЕ
Будучи высокоорганизованной субстанцией, состоящей из множества соединений, нефть деградирует очень медленно. Однако, нефть и нефтепродукты, попавшие в водную среду, подвергаются многочисленным процессам, направленным на ее разрушение.
Таким образом, миграция нефти и нефтепродуктов в водной среде осуществляется в растворенной, эмульгированной и пленочной формах, а также в виде агрегатов. Исследование геохимии нефтезагрязненных водных геосистем показало, что в результате физических, химических и биологических процессов деградация нефти носит многоэтапный характер и характеризуется последовательным изменением эколого- геохимических характеристик. Можно сказать, что трансформация нефти протекает через реакции гидрирования, дегидрирования, гидроксилирования, оксосинтеза, карбоксилирования, декарбоксилирования, эстерификации, гидролиза, конденсации, совокупность которых приводит к деградации углеродного субстрата [7,8].
Так, первичная реакция дегидрирования алканов приводит к образованию алкенов, окисление которых через окиси, спирты и кетосоединения приводит к кислотам. Кислоты через реакцию декарбоксирования образовывают алканы или, взаимодействуя со спиртами, дают сложные эфиры. При последующем окислении кислот приводит к образованию полифункциональных соединений, склонных к реакциям конденсации, в том числе и с сингенетичной органикой. Моноциклические углеводороды, будучи окисленными до кетонов, способны к разрыву кольца с образованием соответствующих насыщенных и ненасыщенных карбоновых кислот [7-9]. Процессу гидролиза подвергаются соединения, являющиеся слабыми кислотами или основаниями, эфиры, амиды различных карбоновых и фосфорсодержащих кислот.
Таким образом, при деградации нефти образуются непредельные соединения: алкены, непредельные кислоты и эфиры непредельных кислот, которые с компонентами нефти или с сингенетичной органикой морей могут дать реакции конденсаци. Реакции присоединения нуклеофилов по активированной двойной углерод-углерод связи широко известны под названием реакции (конденсации) Микаэля [10]. В роли нуклеофилов могут быть амины, меркаптаны, спирты, СН кислоты и т.д.
CH2 = CHCONHХ +(CnHm)2NH = (CnHm)2NCH2–CH2CONHХ.
Содержание азота в нефти редко превышает 1% [1]. Обычно азот-содержащие соединения нефти делят на две большие группы: азотистые основания и нейтральные азотистые соединения. Амины основного характера представлены преимущественно третичными аминами – производными пиридина, хинолина, изохинолина, в меньшей степени акридина. Значительно реже представлены гомологи анилина. Алкиламины в нефти не обнаружены. Нейтральные азотсодержащие соединения нефти представлены арилпроизводными пиррола, индола, карбазола, бензокарбазола и амидами пределных и непредельных кислот [1,11] .
Надо отметить, что амины присутствуют не только в нефти, они также образуются в гидросфере в результате гидролиза белков, фосфолипидов и прямым дезаминированием аминокислот [12]. Фосфолипиды являются сложными эфирами многоатомных спиртов, но у них, в отличие от жиров, одна из спиртовых групп связана не с жирной, а с фосфорной кислотой, которая в свою очередь связана эфирными связями с азотистым основанием или аминокислотой [13]. Например, глицерофосфолипиды с метилэтаноламином: Фосфатидин N - метил этаноламин, при гидролизе которого образуется МЭА.
Симонян Геворг Саркисович:
Цитата: Симонян Геворг Саркисович от Сегодня в 01:14:31 pm
Дорогие коллег сегодня Всемирный день водных ресурсов,
Привожу отривок из моей статьи
Симонян Г.С. Конденсационные процессы при деградации нефти в гидросфере. Современная наука: актуальные проблемы и перспективы развития: Монография. книга 4 / под ред. проф. Н. А. Тарасенко– Ставрополь: Логос, 2014. – C.65-83.
ПРОДОЛЖЕНИЕ-2
КОНДЕНСАЦИЯ МИХАЭЛЯ В ДВУХФАЗНОЙ СИСТЕМЕ
Таким образом, нефть, попадая в водную среду естественных водоемов, будучи нерастворимой в воде, образует двухфазную систему нефть-вода и рекции трансформации нефти, в основном, протекают на границе раздела фаз нефть-вода и в эмульсиях, то есть протекают реакции межфазного катализа. Межфазный каталз впервые предложен Старксом [14], часто используют для реакции нуклеофильного замещения с участием, например, алкилгалогенидов: RX + MY= RY + MX, где RX – алкилгалогенид, MY- соль, с использованием четвертичных аммонийных солей (R4NX) , которые не обладают поверхностной активностью, играющих роль межфазных катализаторов. Применение этого метода имеет свои ограничения. Одно из них связано с тем, что только анионы переходят из водной фазы(ВФ) в органическую (ОФ), где и протекает реакция. Следует еще раз подчеркнуть,что основной средой реакции является не вода, а органическая фаза.
Второй тип межфазного катализа – это предложенный Матиасом и Ваида [15]- обращенный межфазный катализ (ОМФК),(Inverse Phasе Transfer Catalysis), при котором субстрат из ОФ переходит в ВФ. Буае, Роком и сотр. [16] была разработана новая методология, которая может быть в принципе применена для очень широкого класса органических реакций. Это чистый ОМФК. Идея заключается в использовании двухфазной системы, одной из которых является вода, содержащая ПАВ в количествах чуть больше ККМ в качестве переносчика субстрата из ОФ в ВФ, где находится водорастворимый реагент. При изучении влияния скорости перемешивания в присутствии ПАВ авторами работ [17] установлено новое явление: при высоких скоростях перемешивания двухфазная система превращается во временную квазистабильную эмульсию. При этом скорость эпоксидирования увеличивается почти на два порядка. После остановки перемешивания система вновь становится двухфазной. Это явление названо межповерхностным катализом (МПК), (Interface Catalysis) [17].
Здесь имеются два варианта: первый - НС растворимо в ОФ, но практически не растворимо в воде, a вторичный амин растворим в воде, но не растворим в ОФ, второй - НС растворимо в воде, a вторичный амин в воде практически не растворим.
Ниже приведены данные изучения реакций между жирорастворимым бутилакрилатом (БА) и водорастворимым диэтаноламином (ДЭолА) [18-22] и жирорастворимыми аминами: дипропиламин (ДПА), дибутиламин (ДБА), гексиламин (ГА), дециламин(ДА) и тетрадециламин (ТДА) и водорастворимыми НС: N-[три(гидроксиметил)метил]акриламид (ТА) и акриламид (АА) [21-27] в двухфазной системе гептан – вода в отсутствие и в присутствии ПАВ.
Симонян Геворг Саркисович:
ПЕРМСКИЕ УЧЕНЫЕ ИЗУЧАТ СВОЙСТВА НЕФТИ В КОСМОСЕ
Международная исследовательская группа под руководством заведующей кафедрой теоретической физики ПГНИУ профессора Татьяны Любимовой проводит на МКС эксперимент DCMIX-2: он позволит в том числе описывать и предсказывать месторождения нефти и газа. DCMIX-2 - это исследование процессов диффузии и термодиффузии в трехкомпонентных смесях. Для эксперимента исследователи выбирают смеси различных концентраций, проводят их токсикологический анализ, дегазацию и заполняют смесями ячейки, которые затем отправляются на МКС. Наземная стадия подготовки эксперимента включает также математическое моделирование экспериментов - как раз его и выполняют пермские специалисты. 22 ноября космонавты доставили на орбиту ячейки с жидкостями (смесями) и установили их в модуль, который уже был на орбите. От космонавтов собственно требуется только запустить эксперимент - включить нагрев жидкостей, и следить за тем, чтобы оборудование работало без сбоев. Сам эксперимент идет в автоматическом режиме, не требуя участия человека. Часть данных в режиме реального времени по телеметрии поступает на Землю, и ученые имеют возможность их анализировать, - пояснили в пресс-службе ПГНИУ. Экипаж МКС, который помогает в эксперименте: Михаил Тюрин (Россия), Рик Мастраккио (Richard Mastracchio) (США), Коичи Ваката (Koichi Wakata) (Япония), Майкл Хопкинс (США) и Сергей Рязанский (Россия) - бортинженеры МКС-38, Олег Котов- командир МКС-38. Доставлять на борт международной космической станции специальное оборудование не требуется: в блоке MSG (Microgravity Science Glovebox/ Герметичный контейнер с перчатками) установлен модуль SODI (Selectable Optical Diagnostics Instrument/Инструмент для выборочной оптической диагностики), который был успешно использован в 2009-2010 годах для проведения исследования диффузии в двухкомпонентных жидкостях IVIDIL (Influence of VIbrations on DIffusion in Liquids/Влияние вибраций на диффузию в жидкостях). Сейчас в проекте активно участвуют представители французских нефтедобытчиков, но пермские ученые планируют провести переговоры и с компанией "ЛУКОЙЛ".
- Космические эксперименты дают нам возможность наблюдать процессы переноса в смесях в условиях подавления эффектов, связанных с наличием тяжести. Ведь при наличии тяжести во многих случаях невозможно получить корректные результаты. Получение этих результатов имеет значение не только для фундаментальной науки, но и для различных отраслей промышленности, - подчеркивает профессор Любимова. В составе международной исследовательской группы: преподаватели, аспиранты и студенты кафедры теоретической физики ПГНИУ, ученые Института механики сплошных сред УрО РАН. Вместе с пермскими исследователями над экспериментом работают представители Комиссариата по атомной энергии (Гренобль, Франция), Высшей школы технической физики и химии (Париж, Франция), Центра исследования микрогравитации Свободного университета Брюсселя (Брюссель, Бельгия). Финансирование проекта осуществляется за счет двух источников: программы развития национального исследовательского университета и бюджетных средств Пермского края.
Первый эксперимент серии DCMIX был проведен в 2012 году. Тогда в качестве рабочих смесей были выбраны углеводородные смеси додекана, изобутилбензола и тетралина с различными соотношениями концентраций компонент. По оценкам ученых, эксперимент прошел успешно. В ходе эксперимента DCMIX-2, который начался 1 декабря 2013 года, будут измерены коэффициенты диффузии и термодиффузии для смесей толуол-метанол-циклогексан. До 2017 года ученые планируют проведение еще трех экспериментов серии DCMIX. Кроме того, в рамках проекта международной исследовательской группы проводится подготовка космического эксперимента VIPIL по изучению вибрационных процессов в жидкостях. Его проведение на МКС запланировано на 2018 год.
http://perm.rbc.ru/perm_topnews/17/01/2014/899984.shtml
Навигация
Перейти к полной версии