logo
 
 In English
 Журнал
 Книги
 Контакты
 Партнёры
OPN





 Вход пользователей
Пользователь:

Пароль:


Забыли пароль?

Регистрация
 Поиск

Расширенный поиск
 Счетчики

Rambler's Top100


 Кто активен
3 пользователь(ей) активно (2 пользователь(ей) просматривают Новости)

Участников: 0
Гостей: 3

далее...
В.Л. Лашхи: 110-летию К.К. Папка посвящается…

Основные научные интересы К.К. Папка и их влияние на развитие химмотологии
В октябре с.г. исполняется 110 лет со дня рождения Константина Карловича Папка – основоположника («отца - творца») химмотологии. В настоящем химмотология выросла до хорошо узнаваемой прикладной науки, имеющей своё творческое лицо и востребованной в различных областях человеческой деятельности.

В своё время Константин Карлович вопросы применения ГСМ в технике умело выделил в самостоятельную науку, ограничив границы её применимости и сформировав положения, определяющие её функциональную направленность. Ведущая роль К.К. Папка как организатора и главного идеолога методологии химмотологии достаточно подробно разобрана в различных изданиях. Написанная им популярная литература является доступной по форме и содержанию, как для начинающих специалистов, так и для тех, кого заинтересовало название новой науки. При этом почти всегда в прямой постановке обходили вклад К.К. Папка в развитие теории химмотологии, без которого любая наука, включая прикладную, была бы несостоятельной. Учитывая данное обстоятельство и видимый дисбаланс в подаче материала постараемся, по-возможности, устранить этот пробел.
Как известно, в довоенный период К.К. Папок активно и, главное, плодотворно занимался растительными маслами. Однако после войны эти продукты стали уже не столь востребованы, поскольку заменялись на практике маслами нефтяного происхождения. По этой причине в деятельности К.К. Папка растительные масла как объекты исследования естественным образом отошли на второй план, уступив место более прогрессивным продуктам. В то же время отработанные методические приёмы с успехом были перенесены К.К. Папком на нефтяные масла. Это объяснялось их универсальностью, простотой и доступностью аппаратурного оформления.
При изложении вкратце, по мере необходимости, коснемся лишь общих принципов методологии химмотологии, идеологезированных К.К. Папком, обратив основное внимание на выдвинутые им теоретические положения. Исходя из этого, цель данного изложения – рассмотрение не только и не столько методических приёмов, используемых К.К. Папком в своих исследованиях, а, прежде всего, показ трансформации тех или иных методических принципов в ту или иную научную гипотезу.
Так, в 1950–1960 гг. под руководством Константина Карловича разрабатывается целая серия лабораторных установок и приборов для оценки различных эксплуатационных свойств масел, и прежде всего моторных. Эти приборы и установки по определению К.К. Папка стали называть «модельными». Он кардинальным образом изменил политику в области методологии масел, широко внедрив в практику исследования модельные установки, которые до этого по сути в отечественной исследовательской и испытательной практике не получили достаточного распространения. Выстроенная К.К. Папком методология была спроецирована, прежде всего, на сокращение времени определения путём моделирования реальной ситуации при сохранении достаточной надёжности оценки. При этом результаты оценки поведения масел, полученные на модельных установках, можно было непосредственно сопоставлять с данными реального объекта, в частности ДВС, и на основании этого строить различного рода прогнозы. Это обстоятельство подкупало исследователей, что привело к повышению их активности в области физического моделирования реальных процессов в лабораторных условиях.
В научном плане К.К. Папок акцентировал внимание на определении работоспособного состояния масел, которое пытался прогнозировать на основании сочетания на содержательном уровне отдельных эксплуатационных характеристик масел, получаемых в лабораторных условиях. При этом он особо выделял процессы, протекающие в тонких слоях масла, находящегося на нагретой металлической поверхности. Он справедливо полагал, что результаты этих процессов оказывают непосредственное влияние на работоспособность масел, и, в первую очередь, через образование высокотемпературных отложений (ВТО). К.К. Папок основной упор делал на рассмотрение особенностей гетерогенных взаимодействий, несмотря на наличие прямых экспериментальных трудностей. Он был учёным, который целенаправленно стал заниматься исследованием механизма превращения масла в этих условиях, поскольку все попытки механического переноса на нагретый слой масла закономерностей его окисления в объёме не дали желаемого эффекта.
Параллельно аналогичные исследования начал проводить Г.И. Шор. Независимо друг от друга и практически одновременно они для изучения протекания поверхностных процессов сконструировали похожие «модельные» установки, которые среди специалистов получили условное название «колесо». В них к нагреваемой металлической пластине, расположенной вертикально, прижималось, медленно вращаясь, металлическое колесо. В имеющиеся между пластиной и колесом зазоры капельным способом подавалось масло, которое при контакте с нагретой металлической пластиной подвергалось окислению. Продукты окисления затрудняли вращение колеса, которое в итоге практически останавливалось. При этом фиксировалось время от момента начала опыта (подачи масла) до момента остановки колеса. Большее время характеризовало масло с лучшими эксплуатационными свойствами.
Изучая на этой установке образование отложений, в том числе путём добавления сажи в свежее масло, используя масла с разными антиокислительными свойствами, а также масла, содержащие и не содержащие детергенты, К.К.Папок установил, что процесс образования отложений происходит вследствие гетероадагуляции. В противоположность расхожему мнению оказалось, что увеличение щелочного числа масла не всегда тормозит этот процесс. Уже много позже Г.И. Шор, изучая «блокирующий эффект», отметил, что образование ВТО зависит от энергетического состояния поверхности сажи (заряда её поверхности, дисперсности) и эффективности адсорбции детергентов на поверхности сажи, которая напрямую не зависит от их щелочного числа. Позже в специальной литературе этот эффект получил название собственно моющего действия или собственно моющей способности.
Впоследствии в рамках исследования собственно моющего эффекта пути исследователей кардинальным образом разошлись: Г.И. Шор для этих целей использовал установки, базирующиеся на электрофизических и физико-химических принципах анализа, в то время как К.К. Папок сохранил приверженность традиционному подходу – модельным установкам. Он периодически менял и совершенствовал те или иные методические приёмы, реализуя их в новом конструктивном решении. Так, например, одни установки, например ПЗВ, были в основном предназначены для оценки качества масел в целом, как полностью готового продукта, в то время как с помощью других можно было изучать действие отдельных функциональных присадок или поведение масляных основ (в частности, установка «скользящее кольцо»). В лабораторных условиях, меняя основы и присадки, можно было напрямую применительно к собственно моющему действию оценивать такую сложную эксплуатационную характеристику как приемистость.
Прообразом установки «Колесо» послужила «Наклонная плита». К.К. Папок, в частности, считал, что поступление на «плиту» только исходного свежего масла не имитирует в полной мере процесс, протекающий в ДВС. При этом преимущественно оценивается собственно потенциальное действие, как правило, детергентов. Для приближения условий к реальным Константин Карлович использовал принцип рециркуляции (повторного использования масел, уже побывавших ранее в контакте с нагретой металлической пластиной). Одновременно, в качестве факультативного показателя в дополнение к основному (отложения на пластине) им было предложено использовать величину потери щелочного числа отработанного масла. Щелочность как характеристика была выбрана, исходя из того, что основными присадками, как было показано и доказано, препятствующими образованию ВТО являются детергенты, обладающие запасом щелочности. Меньшее падение щелочного числа, помимо всего прочего, выгодно отличало исследуемый детергент от других его аналогов. Однако из-за невысоких значений щелочных чисел того времени оно для большинства образцов в процессе опыта падало практически до нуля и не позволяло различать масла по качеству. Учитывая это, К.К. Папок в дальнейшем сделал акцент на рост кислотности масла, по величине которой в отличие от щелочности возможно было чётко дифференцировать масла по качеству. Таким образом, К.К. Папок одним из первых выделил информативность и значимость кислотного числа, которое на тот период не входило в номенклатуру типичных состояний показателей моторного масла. Выделение значимости кислотного числа, предложенное К.К. Папком, на содержательном уровне позднее было научно обосновано и экспериментально подтверждено М.И. Фёдоровым. Он, оперируя только кислотностью, предложил зависимости, связывающие её величину с количеством образованных ВТО в ДВС.
Анализируя, применительно к наклонной плите последствия попадания капель окисленного на нагретой пластине масла в ванночку со свежим К.К. Папок высказал гипотезу, что процесс окисления моторного масла в картере двигателя активно промотируется маслом, попавшим туда из высокотемпературной зоны двигателя (ВЗД). Много позже А.В. Непогодьев не только экспериментально (непосредственно на двигателе) подтвердил эти предположения, но и рассчитал последствия для смазочной системы воздействия внешних продуктов.
Изучая процесс собственно моющего действия, К.К. Папок предложил механизм превращения масла в тонком слое на нагретой металлической поверхности. Он полагал, что образование отложений начинается при реализации нескольких условий, а именно, наличия на поверхности нагретого одновременно металла окисляемых ингредиентов масла и кислорода, а также соотношения времени их удерживания и времени удерживания кислорода. Если время удерживания кислорода слишком мало по сравнению с удерживанием ингредиентов, последние не успевают окислиться вследствие быстрого удаления кислорода из реакционной зоны. Ситуация аналогична в случае слабого удерживания ингредиента масла, который удаляется с поверхности, не успевая проконтактировать с кислородом. Впоследствии Г.С. Шимонаев развил гипотезу К.К. Папка до её количественной интерпретации, основываясь для этого на анализе стабильных свободных радикалов как индикаторе процесса.
Миграция кислорода в граничных слоях (по К.К. Папку) была положена К.С. Рамайя в основу действия детергентов как присадок, обладающих собственно моющей способностью. Так, детергенты, будучи адсорбированы на поверхности нагретого металла, принимают на себя действие кислорода, попадающего в граничный слой, связывают его и не дают возможности окислять ингредиенты масла, находящегося на границе раздела фаз.
При изучении образования ВТО, которые К.К. Папок связывал с работоспособностью масел, он предложил оперировать не конечными результатами, а скоростями протекающих процессов. К сожалению, из-за экспериментальных сложностей долгое время эти рекомендации на практике оказались нереализованными. Однако они при первой возможности были в полном объёме учтены как при построении эксперимента, так и в различного рода расчётах.
Исходя из изложенного следует, что многие гипотезы, предложенные К.К. Папком в 1950–1960 гг., были затем с успехом использованы в своих работах другими исследователями, и некоторые из них даже развиты до определённых количественных соотношений. Поэтому было бы явно несправедливо и главное незаслуженно личность К.К. Папка рассматривать только, как незаурядного организатора и великолепного методиста, оставляя в тени его вклад в формирование теоретической платформы химмотологии. К.К. Папок своими идеями генерировал появление новых перспективных направлений исследования и заложил прочный фундамент их успешного развития на перспективу. Он был и остаётся в химмотологии всесторонне значимой личностью.
Анализируя научные материалы К.К. Папка, следует объективно признать их строгую химмотологическую направленность и чёткое построение в рамках заявленных границ науки. Учитывая это, в интересах химмотологии важно аналогичным образом выстраивать работу на перспективу, руководствуясь, прежде всего, принципами, продекларированными в своё время К.К. Папком. При этом ни в коей мере не следует изменять границы химмотологии в чьих-либо интересах, и, тем более не «опускать» её до профессионального уровня и возможностей того или иного отдельного исследователя.

Д-р техн. наук В.Л. ЛАШХИ

Версия для печати
 Погода и точное время

 Реклама
Арктика

Выставка

Выставка

Химия

Полимеры

Топливные присадки 2018

Битумы и ПБВ 2018

kazan

kazan


 Реклама
Выставка

Выставка

Химия

Полимеры

Топливные присадки 2018

Битумы и ПБВ 2018

kazan

kazan


Журнал «Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний» © 2006-2018