FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2019
176 городов
September – November 2019
312 cities
11-13 октября 2019
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры

Как молекулярное моделирование в ТПУ поможет России освоить Арктику

Как молекулярное моделирование в ТПУ поможет России освоить Арктику

 

 

 

Исследование молодого ученого Томского политехнического университета (ТПУ) Евгении Франциной, посвященное молекулярному моделированию в углеводородах, приблизит научное сообщество к созданию идеального морозостойкого топлива. Подробности – в материале РИА Томск. 

 

Поклонница нефтехимии 

Евгения Францина впервые пришла в Томский политех в 2003 году – в качестве студентки. Через пять лет с отличием окончила обучение по специальности "Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов" и получила диплом победителя конкурса "Лучший студент ТПУ". После этого девушка продолжила изучать химические технологии и нефтехимию в аспирантуре ТПУ.

Серьезное увлечение наукой и отличное знание английского языка позволили Евгении пройти стажировки в ведущих по своему профилю организациях, в том числе в Университете Делфта (Нидерланды) и Университете Саутгемптона (Великобритания).

Сегодня Евгения – кандидат технических наук и научный сотрудник отделения химической инженерии Инженерной школы природных ресурсов ТПУ. Свои исследования Евгения проводит в коллективе научной школы по математическому моделированию процессов нефтепереработки и нефтехимии (руководитель школы – профессор, доктор технических наук Эмилия Дмитриевна Иванчина).

Весь этот опыт позволил Евгении успешно заявить о себе на конкурсе исследований молодых ученых, проводимом Российским научным фондом (РНФ). Ее проект по исследованию зависимости состава и свойств дизельного топлива получил поддержку фонда.

 

 

Создать "экстремальный дизель" 

Работа носит название "Развитие теоретических представлений о межмолекулярном взаимодействии углеводородов в дизельных топливных композициях на основе молекулярного моделирования".

Этот проект выделили из сотни других по вполне понятным причинам. В условиях новой стратегии экономического развития России стало больше уделяться внимания процессам глубокой переработки нефти, которые необходимы для получения углеводородных топлив высокого качества.

"Особую актуальность эта задача приобретает в связи с ростом потребностей в дизельном топливе зимних и арктических марок для использования в холодных климатических зонах. Это связано с тем, что большая часть территории нашей страны расположена в зонах холодного климата, а также с необходимостью освоения стратегических территорий Арктики", – рассказывает Францина.

В рамках своего проекта Евгения выяснила, что сегодня в России существует дефицит марок дизельного топлива для использования в холодных климатических зонах. Примерно 90% от общего объема производства "дизеля" – это так называемые летние виды топлива. И только 9% приходится на зимние марки: температура их застывания равна 35-45 градусам мороза.

"Еще примерно 1% от общего объема – арктический "дизель", застывающий при минус 55 градусах. Это крайне малое количество. Поэтому организация производства низкозастывающих дизтоплив для Крайнего Севера и Арктики – очень актуальная задача", – комментирует автор проекта.

 

 

Научная проблема 

"Экстремальное" дизельное топливо должно соответствовать целому ряду требований: это установленные правила эксплуатации в условиях низких температур, показатели воспламеняемости и теплотворной способности (температура застывания, энергоемкость и так далее).

"Все эти свойства определяются углеводородным составом смешиваемых фракций с межмолекулярным взаимодействием компонентов различной химической природы. Для создания более совершенного дизтоплива необходимо единое понимание межмолекулярного взаимодействия между компонентами дизельных топливных композиций. Но в науке сегодня такого описания не существует", – говорит Францина.

По словам молодого ученого, это связано со сложностью оценки межмолекулярного взаимодействия, а также с недостаточным развитием методов молекулярного моделирования, в частности квантово-химических способов расчета электронной структуры молекул.

Томский проект должен решить эту научную проблему. Его команде предстоит сформулировать теоретические представления о природе межмолекулярного взаимодействия в углеводородных системах. На их основе можно будет разработать подходы для определения оптимального углеводородного состава "экстремального дизеля".

Такое топливо будет обладать максимальной теплотворной способностью даже при очень сильном морозе, оставаясь при этом низковоспламеняемым.

 

 

Капризный состав

"Дизтопливо – это сложные химические системы, состоящие из углеводородов различных групп, добавленных модификаторов и присадок (они улучают эксплуатационные свойства), – рассказывает Евгения. – Группы углеводородов по-разному влияют на топливо. Так, н-парафины обладают высокими показателями по цетановому числу, поэтому улучшают показатель воспламеняемости. В то же время они ухудшают низкотемпературные свойства".

Еще пример – изо-парафины: обладают хорошими низкотемпературными свойствами, однако заметно ухудшают показатели воспламеняемости топлива. Полициклические ароматические углеводороды нормируются ГОСТом, и их содержание не должно превышать 8%, поскольку они оказывают негативное влияние на воспламеняемость топлива и окружающую среду.

"Поэтому очень важно определить оптимальный углеводородный состав дизельных топливных композиций для обеспечения максимальной теплотворной способности при сохранении требований по воспламеняемости и низкотемпературным свойствам", – говорит собеседница агентства.

Научная новация

Политехникам предстоит решить три научных задачи в проекте. Они оценят влияние различных групп углеводородов – парафинов, олефинов, нафтенов и ароматических углеводородов – на теплотворную способность дизельных топливных композиций. После этого ученые изучат влияние инициаторов горения – алкилнитратов. Затем оценят межмолекулярные силы, возникающие при взаимодействии углеводородов различной химической природы с присадками.

Для этого они применят квантово-химические методы расчетов молекулярных комплексов. Это, по словам Франциной, придаст исследованию определенную новизну наравне с самим фактом развития теоретических представлений о межмолекулярных взаимодействиях между компонентами дизельных топливных композиций и оценке их вклада в эксплуатационные свойства.

 

 

Проекты молодых 

Ранее пресс-служба Томского политеха сообщала, что Российский научный фонд поддержал проекты вуза более чем на 150 миллионов рублей. Это 20 победителей двух грантовых конкурсов – на проведение исследований молодыми учеными или научными группами под руководством молодых ученых.

Проект Евгении вошел в число лидеров первого конкурса, который направлен на поддержку ученых в возрасте до 33 лет, защитивших кандидатские диссертации. Гранты по этому конкурсу выделяются до 2020 года.

Работы политехников посвящены самым разным вопросам. Это спектроскопия высокого разрешения молекулы NH3 в интересах проблем исследования атмосфер Земли и планет Солнечной системы. Это определение эффективных условий зажигания и сжигания композиционных топлив на основе промышленных отходов для улучшения экологических индикаторов работы энергетических объектов.

Молодые ученые займутся разработкой новых гетерогенно-каталитических методов получения оксо-производных бетулина, созданием методики комплексной диагностики композиционных материалов в процессе резонансной ультразвуковой вибротермографии, апробацией томского метода дистанционных исследований природных явлений, объектов и феноменов в СВЧ и КВЧ-диапазонах.

Сразу несколько проектов посвящены топливным вопросам – "Устойчивое к условиям низких температур вододизельное микро-эмульгированное топливо" и "Разработка научных основ процессов приготовления моторных топлив на основе учета химического реагирования компонентов при каталитическом превращении и компаундировании".

Политехники также определят бесконтактными оптическими методами температурные поля интенсивно испаряющихся капель водных эмульсий, растворов и суспензий, разработают технологии сбора и обработки экспериментальных данных для рентгеновской томографии с применением методов машинного обучения, исследуют влияние энергии электронов на обеззараживание семян яровой пшеницы импульсным электронным пучком.

Кроме того, молодые томские ученые создадут многорежимную систему управления движением необитаемого подводного аппарата с нестационарными параметрами.

 

Источник

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Прогресс побеждает зло

  На протяжении большей части истории идеи прогресса не было как таковой. Люди верили: всё идёт по кругу раз и навсегда установленного распорядка.

Физики реализовали новую концепцию управления светом

Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова предложили и реализовали экспериментально новую концепцию управления светом посредством электрического поля,

Новосибирские ученые научились создавать более емкие пористые материалы для хранения метана в автотранспорте

Рак кишечника? Пейте аспирин!

Медицине давно известно о аспирине, как незаменимом средстве в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний, особенно ишемического инсульта и инфаркта миокарда, но благодаря этому исследованию ученым удалось шагнуть еще дальше.

Полимагниты - закрепляемся на любой поверхности

Новые "магниты" позволяют крепить даже тяжёлые предметы практически на любую поверхность.