Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск

Энергоемкость углеводородов в жидком и твердом состояниях

https://doi.org/10.32362/2410-6593-2021-16-4-273-286

Аннотация

Цели. Расширение сфер использования беспилотных летательных аппаратов требует поиска реактивных топлив с высокой энергоемкостью и физической плотностью на основе углеводородных материалов. Цель работы заключалась в проведении анализа влияния различных факторов на массовую энергоемкость углеводородов, необходимого для обоснования алгоритма поиска энергоемких структур CnHm.
Методы. Энергия сгорания рассчитывались с использованием аддитивных процедур. Расчеты проводились в программе MS Excel.
Результаты. В ходе проведенного анализа массовой энергоемкости углеводородов CnHm было установлено, что решающим фактором для достижения высоких значений массовой энергоемкости углеводородов является отношение m/n. При переходе от алициклических углеводородов к циклическим энергоемкость снижается, и данное снижение не компенсируется возникающей энергией напряжения. Предложена аддитивная схема, позволяющая с достаточной точностью предсказать молярный объем углеводородов для расчета объемных энтальпий сгорания.
Заключение. Термодинамический анализ показал, что максимальной массовой энергоемкостью обладают н-алканы, технология извлечения которых из нефтяных фракций хорошо отработана, уменьшение же содержания водорода в топливе приводит к снижению массовой энергоемкости. Одновременное достижение максимальных значений массовых и объемных энергоемкостей углеводородов представляется маловероятным. Возможно, одновременно более высокой массовой и объемной энергоемкостью будут обладать углеводороды с высоким значением m/n, содержащие 2, 3, 4, 5, 6-ти членные циклы и фенильные фрагменты.

Об авторах

Г. Я. Кабо
Белорусский государственный университет
Беларусь

Кабо Геннадий Яковлевич, д.х.н., профессор, профессор кафедры физической химии

220030, Минск, ул. Ленинградская, д. 14

Scopus Author ID 56261611100

 


Конфликт интересов:

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.



Л. А. Кабо
Белорусский государственный университет
Беларусь

Кабо Любовь Андреевна, студентка кафедры функционального анализа и аналитической экономики

220030, Минск, ул. Ленинградская, д. 14


Конфликт интересов:

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.



Л. С. Карпушенкова
Белорусский государственный университет
Беларусь

Карпушенкова Лариса Степановна, к.х.н., доцент, доцент кафедры физической химии

220030, Минск, ул. Ленинградская, д. 14

Scopus Author ID 6504468775

ResearcherID AAB-8934-2020


Конфликт интересов:

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.



А. В. Блохин
Белорусский государственный университет
Беларусь

Блохин Андрей Викторович, д.х.н., профессор, заведующий кафедрой физической химии

220030, Минск, ул. Ленинградская, д. 14

Scopus Author ID 7101971167

ResearcherID AAF-8122-2019


Конфликт интересов:

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.



Список литературы

1. Бакулин В.Н., Дубовкин Н.Ф., Котова В.Н., Сорокин В.А., Францкевич В.П., Яновский Л.С. Энергоемкие горючие для авиационных и ракетных двигателей. М.: Физматлит; 2009. 400 с. ISBN 978-5-9221-1091-4

2. Азов В., Воронцов Д. Последний бой углеводородов? Новости космонавтики. 2008;18(2):44–46.

3. Григорьев А.А. Синтетические углеводородные ракетные горючие (пути снижения стоимости синтина). Катализ и нефтехимия. 2005;(13):44–52.

4. Татевский В.М. Классическая теория строения молекул и квантовая механика. М.: Химия; 1973. 520 с.

5. Яровой С.С. Методы расчета физико-химических свойств углеводородов. М.: Химия, 1978. 256 с.

6. Аверьков И.С., Демская И.А., Катков Р.Э., Разносчиков В.В., Самсонов Д.А., Тупицын Н.Н., Яновский Л.С. Анализ энергетических возможностей составных углеводородных горючих для кислородных двигателей космических ракетных ступеней. Космическая техника и технологии. 2017;19(4):46–51.

7. Татевский В.М. (под ред.). Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов: Справочник. М.: Гостоптехиздат; 1960. 412 с.

8. Zhang Z.-Y., Frenkel M., Marsh K.N., Wilhoit R.C. Enthalpies of Fusion and Transition of Organic Compounds. In: Part of Subvolume A «Enthalpies of Fusion and Transition of Organic Compounds» of Volume 8 «Thermodynamic Properties of Organic Compounds and Mixtures» of LandoltBörnstein – Group IV Physical Chemistry. Springer; 1995. 588 p. https://doi.org/10.1007/b55145

9. Kabo G.J., Blokhin A.V., Paulechka E. Roganov G.N., Frenkel M., Yursha I.A., Diky V., Zaitsau D., Bazyleva A., Simirsky V.V., Karpushenkava L.S., Sevruk V.M. Thermodynamic properties of organic substances: Experiment, modeling, and technological applications. J. Chem. Thermodyn. 2019;131:225–246. https://doi.org/10.1016/j.jct.2018.10.025

10. Блохин А.В. Энергетические состояния молекул в пластических кристаллах органических веществ. Химические проблемы создания новых материалов и технологий: Сб. cт. Вып. 2; под ред. О.А. Ивашкевича. Минск: БГУ; 2003:200–229. http://elib.bsu.by/handle/123456789/31676

11. Kabo G., Paulechka E., Frenkel M. Heat Capacities and Phase Transitions for the Dynamic Chemical Systems: Conformers, Tautomers, Plastic Crystals, and Ionic Liquids. In: Letcher T., Wilhelm E. (Eds.). Heat Capacities of Liquids and Vapours. Cambridge, UK: RSC; 2010. Р. 390–420. https://www.nist.gov/publications/heat-capacities-and-phase-transitions-dynamic-chemical-systems-conformers-tautomers

12. Kabo G.Ya., Roganov G.N., Frenkel M.L., Thermodynamics and Equilibria of Isomers. In: Frenkel M. (Ed.). Thermochemistry and Equilibria of Organic Compounds. New York: VCH; 1993. 602 p.

13. Кабо Г.Я., Роганов Г.Н., Фенкель М.Л. Термодинамика и равновесия изомеров. Минск: Университетское; 1986. 224 с.

14. Кабо Г.Я., Роганов Г.Н. Принципы аддитивности энтальпий циклических углеводородов. Доклады АН БССР. 1986;30(9):832–835.

15. Бенсон С. Термохимическая кинетика: пер. с англ. М.: Мир; 1971. 308 с.

16. Козина М.П., Мастрюков В.С., Мильвицкая Е.М. Энергия напряжения, геометрическое строение и константы спин-спинового взаимодействия циклических углеводородов. Успехи химии. 1982;51(8):1337–1373. https://doi.org/10.1070/RC1982v051n08ABEH002906

17. Колесов В.П., Козина М.П. Термохимия органических и галогенорганических соединений. Успехи химии. 1986;55(10):1603–1632. https://doi.org/10.1070/RC1986v055n10ABEH003231

18. Pimenova S.M., Lukyanova V.A., Ilin D.Y., Druzhinina A.I., Dorofeeva O.V., et al. Standard enthalpies of formation of dicyclopropyldinitromethane and tricyclopropylmethane. J. Chem. Thermodyn. 2019;132:316–321. https://doi.org/10.1016/j.jct.2018.12.040

19. Дикий В.В., Кабо Г.Я. Термодинамические свойства фуллеренов C60 и C70. Успехи химии. 2000;69(2):107–117. https://doi.org/10.1070/RC2000v069n02ABEH000535

20. Karpushenkava L.S., Kabo G.J., Bazyleva A.B. Structure, frequencies of normal vibrations, thermodynamic properties, and strain energies of the cage hydrocarbons Cn Hn in the ideal-gas state. J. Mol. Struct.: THEOCHEM. 2009;913(1–3):43–49. https://doi.org/10.1016/j.theochem.2009.07.016

21. Аскадский А.А., Матвеев Ю.И. Химическое строение и физические свойства полимеров. М.: Химия; 1983. 248 с.

22. Татевский В.М., Грикина О.Е., Абрамчиков А.В., Ткачик З.А. Молекулярные объемы и плотности углеводородов, содержащих малые циклы и кратные связи. Вестник Московского университета. Сер. 2: Химия. 1983;24(1):27–31.

23. Грикина О.Е., Татевский В.М. Расчет энтальпий образования, молекулярных объемов и плотностей полициклических углеводородов. Вестник Московского университета. Сер. 2: Химия. 1988;29(1):22–26.

24. Рукавишников В.В., Белик А.В. Прогноз плотности органических соединений в рамках нового приближения ANSAB. Известия Челябинского научного центра УрО РАН. 2006;33(3):16–19.

25. Карпушенкова Л.С., Кабо Г.Я., Блохин А.В. Многослойные углеродные нанотрубки–компонент энергоемких суспензионных реактивных горючих. Тонкие химические технологии. 2020;15(2):38–46. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-2-38-46


Дополнительные файлы

1. Зависимость массовой (удельной) энтальпии сгорания углеводородов
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Посмотреть (583KB)    
Метаданные ▾
2. This is to certify that the paper titled Energy intensity of hydrocarbons in liquid and solid states commissioned to us by Gennady J. Kabo, Lubov A. Kabo, Larisa S. Karpushenkava, Andrey V. Blokhin has been edited for English language and spelling by Enago, an editing brand of Crimson Interactive Inc.
Тема CERTIFICATE OF EDITING
Тип Прочее
Посмотреть (722KB)    
Метаданные ▾
  • Проведен анализа влияния строения молекул на массовую энергоемкость углеводородов CnHm.
  • Предложены аддитивные схемы, позволяющие с достаточной точностью предсказать массовую энергоемкость и молярный объем углеводородов различного строения в твердом и жидком состоянии.

Рецензия

Для цитирования:


Кабо Г.Я., Кабо Л.А., Карпушенкова Л.С., Блохин А.В. Энергоемкость углеводородов в жидком и твердом состояниях. Тонкие химические технологии. 2021;16(4):273-286. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2021-16-4-273-286

For citation:


Кабо G.J., Kabo L.A., Karpushenkava L.S., Blokhin A.V. Energy intensity of hydrocarbons in liquid and solid states. Fine Chemical Technologies. 2021;16(4):273-286. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2021-16-4-273-286

Просмотров: 700


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.


ISSN 2410-6593 (Print)
ISSN 2686-7575 (Online)