75 лет Геннадию Андреевичу Кулябину (стр. 30 )

Анализ экстракта методом хромато-масс-спектрометрии показал, что в составе АО преобразованных липидов отсутствуют алифатические амины. Все АО концентрата представлены ароматическими гетероциклическими соединениями (рис.3, табл.2). Среди них установлены структуры, идентифицированные в нефтях-3-метилпиридин, 3-метил - и 8-метилхинолины, 2-метилбензотиазол [1], а также структуры (фенилпроизводные и тиенопроизводные пиридина), которые можно рассматривать в качестве предшественников нефтяных азааренов. Источником таких соединений могут выступать алифатические амины липидного комплекса. Полагают [8], что они образуют ароматические гетероциклические структуры при взаимодействии с ненасыщенными углеводородами, альдегидами, кетонами и жирными кислотами липидов.

Рис. 3. Хроматограмма концентрата азотистых оснований липидов,

выделенных из осадка, термолизованного при 250 0С

Таблица 2

Азотистые основания липидов осадка, термолизованного при 250 С

Номер пика на хроматограмме	Время удерживания, мин	m/z	Возможная структура
1	7,1	93	3-метил-пиридин
2	8,03	129	Хинолин
3	8,6	129	Изохинолин
4	8,8	135	Тиено[3,2-с]пиридин
5	10,1	143	8-метил-хинолин
6	12,3	143	3-метил-хинолин
7	12,4	143	3-метил-изохинолин
8	14,1	149	2-метил-бензотиазол
9	15,1	155	3-фенил-пиридин

Результаты проведенного исследования свидетельствуют о том, что процесс термического созревании современных осадков приводит к образованию АО, структура которых соответствует соединениям, присутствующим в нефтях.

Список литературы

1.  , , Титов компоненты нефтей. - Новосибирск: Наука. 1983. – 238 с.

2.  , , Лопатин фаза нефтеобразования // Вестник МГУ. Серия геол. 1969. – С. 3 – 27.

3.  , Сагаченко основания в нефтях и липидах современных осадков. // Известия вузов. Нефть и газ. - №2. - 2008. – С.81- 86.

4.  , Сагаченко соединения липидов современных осадков (на примере оз. Тухлое, Западная Сибирь) / Материалы докладов 6-й Международной конференции «Химия нефти и газа», 5 – 9 сентября 2006. Томск. - С. 128 -129.

5.  Golushkova E., Sagachenko T. Transformation of nitrogen bases in lipids from recent sediments under late diagenesis simulating conditions. // Progress in oilfield chemistry. V.8. 20095. – p. 295 – 300.

6.  Конторович теории нафтидогенеза. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2004. –545 с.

7.  Гордадзе органического вещества в нефтегазопоисковой геохимии. М.: ИГтРГИ. 2002.– 336 с.

8.  , , Хаин и Геохимия нефти и газа. - М.: Изд-во МГУ.2000.- 384 с.

9.  , Гальперн анализ азотистых оснований и аминов и групповой анализ азотистых соединений нефти. / Методы анализа органических соединений нефтей и их производных. - М.: Изд-во АН ССР.1960. – С.141 – 149.

10. Техника липидологии. - М.: Мир, 1985. - 320 с.

Сведения об авторах

., д. х. н., вед. научный сотрудник, Институт химии нефти СО РАН, г. Томск,

, к. х. н., доцент, Томский политехнический университет,

, к. х. н., младший научный сотрудник, Институт химии нефти СО РАН, г. Томск,

Sagachenko T. A., Doctor of Chemistry, leading scientific worker, Institute of Petroleum Chemistry, SB of RAS, Tomsk, phone: [phone]

Golushkova E. B., Candidate of Sciences in Chemistry, associate professor, Tomsk Polytechnic University, phone: [phone]

Cheshkova T. V., Candidate of Sciences in Chemistry, junior scientific worker, Institute of Petroleum Chemistry, SB of RAS, Tomsk, phone: [phone]

____________________________________________________________________________

УДК 629.113

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ НАГАРООБРАЗОВАНИЯ

НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ

С БЕНЗИНОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

, ,

(Уральский федеральный университет имени первого Президента России ; Тюменский государственный нефтегазовый университет)

Ключевые слова: нагарообразование, теплопроводность, теплоотвод, максимальная температура, бензиновый двигатель, экологическая безопасность

Key words: сarbonization, thermal conductivity, heat sink, maximal temperature,

gasoline engine, environmental safety

Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами автомобилей являются основным источником загрязнения воздушного бассейна крупных городов. В значительной степени негативные последствия эксплуатации автомобилей обусловлены низким качеством моторных топлив России, которое приводит, в частности, к повышенному нагарообразованию в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Рассмотрим влияние отложений нагара на экологическую безопасность и эффективность эксплуатации автомобилей с бензиновыми двигателями.

Нагар является быстро нагревающимся теплоизолятором, так как имеет коэффициент теплопроводности в 1–2⋅103 раз меньший чем у металла и примерно в три раза меньшую теплоемкость [1, 2]. Слой нагара из-за теплоизоляционных свойств даже при малой толщине способствует повышению температуры стенок двигателя. После отложения на рабочих поверхностях в двигателе нагара тепловой поток, переданный к стенкам, проходит последовательно через слой нагара, затем через слой металла к охлаждающей жидкости. Запишем уравнение теплопроводности для процесса переноса тепла через стенку цилиндра после отложения на ней нагара:

, (1)

где Tмет, Tнаг, TОЖ – температуры внутренней поверхности цилиндра, контактирующей со слоем нагара; поверхности нагара, контактирующей с объемом камеры сгорания; охлаждающей жидкости соответственно К; λмет – коэффициент теплопроводности металла, так как стенки цилиндра двигателя изготовлены из алюминиевого сплава, принимается равным его значению для алюминия, λмет= λAl = 2,18 Дж/см·с·К [3]; λнаг – коэффициент теплопроводности нагара, Дж/см·с·К; lмет, lнаг – толщина стенки цилиндра и слоя нагара, соответственно, см; S – площадь поверхности стенки цилиндра, см2; τ – время, с.

Тогда температуру стенки после отложения на ней нагара (Tнаг) можно рассчитать

. (2)

Коэффициент теплопроводности нагара определяется исходя из его состава. Рентгенофазовый анализ образцов нагара, взятых со стенок бензиновых двигателей внутреннего сгорания, показывает содержание значительной доли углерода в аморфном состоянии, а также наличие его предкристаллических структур. Примем значение коэффициента теплопроводности углерода в предкристаллическом состоянии равным его значению для графита. Пусть доля углерода в аморфном состоянии составляет 50%. Тогда, если λC(аморф) = 0,0017 Дж/см·с·К и λC(графит) = 0,049 Дж/см·с·К [4], коэффициент теплопроводности нагара:

λнаг = 0,5λC(аморф) + 0,5λC(графит) = 0,025 Дж/см·с·К.

Используя уравнение (2), определим температуру нагара при изменении толщины его слоя, температуры охлаждающей жидкости. Как видно из результатов расчета (табл. 1), с увеличением слоя нагара температура стенки цилиндра существенно повышается.

Таблица 1

Температура внутренней поверхности стенки цилиндра (lмет=0,6 см)

до и после отложения слоя нагара, К

Чистая стенка	lнаг=0,01см	lнаг=0,02см
ТОЖ, К	ТОЖ, К
358	362	368	373	378	358К	362К	368	373	378К
423	517	510	503	496	488	612	597	583	568	554
448	579	571	564	557	550	709	695	680	666	651
473	640	633	626	618	611	807	793	778	764	749
498	701	694	687	680	672	905	890	876	861	847
523	763	755	748	741	734	1002	988	973	959	944

Отвод тепла излучением из объема камеры сгорания к стенке описывается законом Стефана-Больцмана [3]: