Разработка методик и оборудования для исследования взаимодействия лазерного излучения с нефтесодержащими технологическими средами

• Автор: Мельников, Дмитрий Михайлович
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Проблемы современных методов анализа нефтесодержащих сред
1Л. Традиционные способы анализа нефтепродуктов
1.2. Контролируемые свойства нефтепродуктов
1.3. Проблемы спектроскопических способов контроля нефтепродуктов
1.4. Экспресс-способы контроля качества нефтепродуктов
1.5. Требования к современным экспресс методам и приборам контроля нефтепродуктов
Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. Исследование физических основ и создание нового универсального метода лазерного контроля нефтесодержащих технологических сред
2.1 .Исследование особенностей кристаллизации и плавления жидких нефтепродуктов
2.2. Создание экспериментального исследовательского стенда
2.2.1. Исследования спектральных характеристик жидких нефтепродуктов
2.2.2. Разработка метода регистрации лазерного излучения
2.2.3. Конструкция экспериментального стенда

2.3. Исследования закономерностей лазерного контроля
процесса застывания нефтесодержащих технологических сред
2.4. Влияние скорости охлаждения полидисперсной среды на процесс лазерного контроля
2.5. Программа обработки экспериментальных данных
ГЛАВА 3. Разработка методик экспресс анализа жидких
нефтепродуктов лазерным методом
3.1. Методика определения температуры застывания нефтесодержащих технологических сред
3.2. Методика определения характера роста вязкости дизельного топлива
3.3. Методика определения степени обводнённости летнего дизельного топлива
ГЛАВА 4. Разработка аппаратного комплекса экспресс анализа жидких нефтепродуктов лазерным методом
4.1 .Техническое задание
4.2. Выбор электронных компонентов
4.3. Разработка схем управления комплексами
4.4. Компоновка и разработка дизайна
Основные результаты и выводы
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Применение лазерной техники в настоящее время в значительной степени сориентировано на низкоэнергетическую область излучения. Использование лазеров в электронной промышленности, медицине, а так же различные способы лазерного контроля требуют развития теоретических исследований взаимодействия лазерного излучения с аморфными материалами. Малоизученной, но востребованной областью лазерного контроля является экспресс анализ нефтесодержащих технологических сред. На сегодняшний день экспрессными способами определяются, как правило, не точные значения их характеристик, а лишь достаточно широкий диапазон. Более того, даже относительно точные экспресс методы позволяют выявлять, как правило, только один параметр. Имеющиеся сведения по исследованию взаимодействия лазерного излучения с различными материалами показывают, что оптические методы дают возможность существенно расширить количество и качество определяемых характеристик.
Наиболее надёжными методами исследования компонентного состава сред, а значит и свойств, являются спектроскопические методы. Однако, они не удобны для экспресс анализов по нескольким причинам: спектрофотометры достаточно дороги, имеют высокие требования к размещению и обслуживанию, для их эксплуатации необходим специально подготовленный персонал. Решением этой проблемы может быть применение лазерного экспресс контроля, но исследования в этой области для нефтесодержащих сред практически не проводились.
Для создания комплексного лазерного метода экспресс контроля можно использовать показатель изменения сигнала лазерного излучения при отражении от поверхности материала, претерпевающего фазовые превращения, так как характеристики фазовых переходов - информативный показатель состава и состояния среды. Возможность регистрировать эти

включаю все дополнительные приспособления. Комплекс не должен быть транспортируемым только при помощи грузового автомобиля. Здесь важна даже не столько способность проведения анализа на месте, сколько стремление к созданию чистой и эффективно-компактной нефтехимической лаборатории.
Важной задачей является минимизация затрат времени на проведение одного анализа. В современной обстановке, оперативный контроль - основа эффективной исследовательской работы. В связи с этим, экспресс-комплекс обязан обладать многофункциональным программным обеспечением. Однако для большой части целевых пользователей не важны параметры проведения анализа - их интересует только конкретный выходной параметр продукта. Для них интерфейс должен работать в максимально упрощённом режиме, удобно выводить искомое число. Другая часть пользователей заинтересована в расширении возможностей прибора. Метод, обладающий множеством возможностей, не должен пропадать для таких пользователей на уровне определения одного-двух свойств. Программа должна обладать серьёзной исследовательской частью, которая позволяла бы не только работать и, возможно, дополнять созданные в этой работе методики, но и изучать новые методики, развивая потенциал не только принципа, но и прибора.
В качестве опорного научного принципа выбран, описанный в [67]. Развитие научной базы методик по определению выбранных параметров нефтепродуктов было проведено именно на основе этого принципа, так как он был определён наиболее перспективным. Однако выбор за основу готового принципа не нарушает научной ценности данной работы. Труд [67], по сути, лишь приоткрывает возможности комбинированного фазовоспектрального метода. Процесс кристаллизации не был изучен достаточно подробно, чтобы можно было говорить о серьёзной научной базе. Конкретные выходные методики на данный момент ещё не разработаны. Оптическая схема и принципы регистрации так же требуют переработки и новых научных и инженерных решений. Только так создаётся метод,