Разработка ученых Пермского Политеха позволит очистить нефть от примесей
Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов с различными молекулярными массами и другими химическими соединениями. При извлечении из пласта она содержит воду, что нежелательно для дальнейшей обработки, поэтому важно разделять эти жидкости. Для решения этой проблемы в том числе используют методы, основанные на действии электрического поля. Нефть и содержащиеся в ней примеси обычно слабо проводят ток. Ученые Пермского Политеха и Института механики сплошных сред УрО РАН нашли способ повысить эффективность очистки нефти от воды и других примесей. Математическая модель позволит изучить физические процессы на молекулярном уровне, которые происходят под влиянием электрического поля.
Результаты одного из этапов исследования разработчики представили в журнале «Вычислительная механика сплошных сред». Оно выполнено при паритетной финансовой поддержке РФФИ и Министерства образования и науки Пермского края в рамках работы Пермского НОЦ мирового уровня «Рациональное недропользование». Основной целью проекта является создание методов очистки нефти от примесей и воды.
«Среди проблем, с которыми сталкиваются специалисты при добыче и первичной переработке «черного золота», особенно актуальна очистка нефти от воды. Последняя содержится в добываемой смеси в виде эмульсии, и ее сложно отделить от нефтяных масел. Для разделения диэлектрических жидкостей эффективны способы, которые основаны на применении электрического поля. Капли смеси под действием неоднородного электрического поля отклоняются от направления общего потока эмульсии.
Это приводит к слиянию микроскопических капель воды в более крупные, затем их извлекают из нефти. Сила возникает из-за неоднородного электрического поля. При этом переменное электрическое поле работает не менее эффективно, чем постоянное», – рассказывает один из разработчиков, доцент кафедры «Прикладная физика», кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Рамиль Сираев.
Однако в переменном электрическом поле этому процессу могут сопутствовать другие физические явления. Некоторые из них снижают эффективность разделения смеси. Одной из причин, которая мешает каплям воды сливаться, является электроконвекция. Электрическое поле может вызывать в нефти различные электрогидродинамические течения.
Основной механизм неустойчивости связан с накоплением заряда. В слабопроводящей жидкости он возникает за счет разложения молекул на ионы или введения ионов с электродов. Ранее считалось, что замена постоянного электрического поля переменным препятствует возникновению неустойчивости. Но, по словам ученых, она может возникать из-за резонансных явлений при колебаниях поля.
Ученые Пермского Политеха и Института механики сплошных сред УрО РАН провели экспериментальные исследования поведения смеси бензола и хлорбензола, которая имитировала свойства нефти. Ее подвергли воздействию колеблющегося неоднородного электрического поля с частотой 50 Гц. Разработчики выявили, что в смеси образуется конвекция, а неустойчивость обеспечивается за счет доли хлорбензола выше 0,4.
«Мы разработали математическую модель конвекции, которая позволяет рассчитывать перемещение электронов и концентрацию ионов в жидкости. Для ее возникновения необходим заряд в толще среды, который попадает туда с помощью электронов. Также мы провели численное моделирование, которое демонстрирует структуру конвективного течения. Она согласуется с данными, полученными в ходе экспериментов. Кроме того, мы предложили оригинальную физическую модель возникновения электроконвекции в диэлектрической жидкости в переменном электрическом поле», – объясняет исследователь. Результаты работы пермских ученых можно использовать в процессе добычи и первичной обработки нефти. Это позволит более эффективно очищать ее от воды и других примесей.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно