2 / 9
В промышленности используется достаточно много методов ана-
лиза сред [1, 2]. Наиболее надежными методами контроля компонент-
ного состава сред являются спектроскопические методы [3]. Однако
они не могут использоваться для экспресс-анализов по нескольким
причинам: спектрофотометры достаточно дороги, высоки требования
к их размещению и обслуживанию, для эксплуатации необходим спе-
циально подготовленный персонал. Решением этой проблемы может
быть применение лазерного экспресс-контроля.
Для создания комплексного лазерного метода экспресс-контроля
был использован показатель изменения сигнала лазерного излучения
при отражении от поверхности материала, претерпевающего фазовые
превращения в процессе охлаждения вплоть до замерзания [4]. Из-
вестно, что характеристики фазовых переходов — это информативный
показатель состава и состояния среды [5, 6]. Для описания взаимодей-
ствия лазерного излучения с веществом, претерпевающим фазовые
превращения, были рассмотрены существующие теории застывания
технологических нефтепродуктов [7, 8]: классическая схема кристал-
лизации, мицеллярная и сольватационная теории.
Теория кристаллизации
основана на росте зародышей кристал-
лизации, которые существуют в любом материале. Основными ком-
понентами, отвечающим за рост кристаллов, являются парафины. Па-
рафины: группа полиморфных веществ — их кристаллы могут суще-
ствовать в виде гексагональной и разных видов ромбической решеток.
При разных режимах охлаждения материала кристаллы могут расти
по-разному. Для парафинов также характерно мезоморфное состояние.
В определенном интервале температур существует так называемая ме-
зофаза, при которой молекулы парафинов утрачивают поступательные
движения, но сохраняют вращательные. По оптическим свойствам и
консистенции эта фаза похожа на застывающий по пути стеклования
материал.
Мицеллярная теория
основана на том, что нерастворенные в ма-
териале частицы способны образовывать надмолекулярные образова-
ния — мицеллы совместно с поверхностно-активными веществами,
состоящими из лиофобного хвоста и лиофильной головы. Полидис-
персные мицеллы постепенно повышают вязкость системы, но роста
зародышей парафиновых кристаллов не происходит. Это обусловлено
тем, что рост кристаллов происходит скорее из-за движения дислока-
ций, а не нарастания центров.
Сольватационная теория
дополняет сведения о надмолекуляр-
ном строении нефтесодержащих сред. Сольватные оболочки в среде
(обычно на границе раздела фаз) образованы за счет адсорбции менее
склонных к межмолекулярному взаимодействию соединений на части-
цах, образовавших ядро. Эти механизмы разделяют застывание на два
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2015. № 4 101