МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ХИМИИ

Установление закономерностей кинетики гетерогенно-каталитических процессов является основой для использования методов математического моделирования, позволяющих предопределять условия протекания процесса в крупномасштабных промышленных установках по данным лабораторных исследований. В современной инженерной химии гетерогенного катализа эти методы широко используются при проектировании реакторов и оптимизации условий проведения технологических процессов. [c.312]

Глава 12. МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ХИМИИ [c.240]

Эйгенсон А С. О количественном исследовании формирования техногенных и природных углеводородных систем с помощью методов математического моделирования //Химия и технология топлив и масел. - 1990, № 9, с. 3-8. [c.17]

Здесь нет необходимости рассматривать почти чисто философский вопрос о соотношении теоретического и эмпирического в химии, но следует констатировать как факт, что корреляционные соотношения в химии, в том числе и те, которые основаны на принципе ЛСЭ, сегодня находят все более широкое применение и их можно рассматривать как один из вариантов метода математического моделирования в учении о химическом процессе. [c.157]

Левицкий А.А. Исследование кинетики и механизмов некоторых химических реакций методом математического моделирования. Дис.. ... .. канд. хим. наук. М. ИНХС АН СССР, 1978.166 с. [c.271]

Основное направление научных исследований — химия экстремальных состояний. Создал (1959) теоретические основы плазмохимии. Разработал (1965) методы расчета параметров принудительной закалки продуктов реакции в плазменной струе и способы управления химическими процессами в низкотемпературной плазме. Предложил способы оптимизации процессов получения в плазменной струе ацетилена из метана, олефинов из низкооктановых бензинов, формальдегида из метана, окислов азота из азот-кислородных смесей. Создал (1969) методы математического моделирования явлений физической и химической кинетики. Развил (1967—1970) основные положения неравновесной химической кинетики, механизмов неравновесных реакций и исследовал их применение. Разработал (1976—1979) теорию и экспериментально исследовал закономерности химических реакций в турбулентных потоках газа и плазмы. [c.399]

Методы математического моделирования, основанные на теориях подобия [27, 28], позволившие добиться исключительно больших успехов в ряде нехимических отраслей наук (аэро-, газо- и гидродинамике, тепло- и электротехнике, механике и др.), применительно к химии не оправдали оптимистических прогнозов. Дьяконов Г.К.[29] в результате своих многолетних исследований пришел к выводу об ограниченных возможностях теорий химического подобия, в частности, широко известных четырех критериев химического подобия Д.Дамкелера для моделирования химических процессов. Весьма скромные результаты были получены также при моделировании химических систем на основе принципа ( закона ) физической химии о соответственных состояниях. [c.12]

Биологические системы качественно отличаются от систем неживой природы — это многокомпонентные, многофакторные, саморегулирующиеся и многоуровневые системы, находящиеся в постоянном материальном и энергетическом обмене с окружающей средой и характеризующиеся высокой устойчивостью при существенном изменении условий. В настоящее время еще не создан математический аппарат общей теории систем и поэтому главным недостатком методов математического моделирования биологических процессов является отсутствие математической теории адекватной биологической сущности наблюдаемого феномена. Практически во всех случаях математического моделирования биологического процесса в качестве основы рассматриваются физико-химические модели или аналоги. Другими словами, модели в области биологии строятся не на общебиологических принципах, а, как и в физике или химии, на общефизических и общехимических принципах и постулатах. Правомерность такого подхода в физике и в химии не вызывает сомнений допустим такой подход и для описания процессов, происходящих в биологических системах, но только на том уровне, для которого [c.14]

С развитием математического моделирования процессов и реакторов и исследованием с помощью математических методов динамических процессов нестационарной кинетики математика сделалась органическим вплетением в логические основания и химии, и химической технологии. И если в настоящее время учение о химических процессах называют и химической физикой (школа И, Н. Семенова), и физической кинетикой, то цементирующим элементом в системе, которая включала в себя химические и физические представления о химико-технологическом процессе, является скорее всего именно математика. И что особенно интересно и важно — это то, что в этой системе происходит развитие одновременно и параллельно и химических, и физических, и технических, и математических знаний. Дело в том, что решение кинетических задач оказалось невозможным в рамках классической теории дифференциальных уравнений. Сложный нелинейный характер протекания химических процессов выдвинул ряд новых задач, решение которых обогатило собственно и математику. В последние несколько лет создалась новая дисциплина, пограничная между математикой и химией, а фактически между математикой и теорией химической технологии, которая призвана решать задачи химии в основном в связи с созданием промышленного химического процесса, — математическая химия, призванная служить надежным теоретическим основанием учения о химических процессах. [c.163]

Кардинальным решением этого вопроса будет развитие методов математического моделирования до такой степени, что, основываясь на эксперименте, проведенном на лабораторной установке, удастся рассчитать все параметры промышленного процесса, не прибегая к созданию опытных установок. Для нескольких процессов низкомолекулярной химии действительно уже созданы вполне надежные расчетные методы. [c.163]

Начиная с 50-х годов химическая технология вступила в новый этап своего развития, характеризуемый увеличением темпов и масштабов роста промышленности, резким увеличением единичной мощности агрегатов и поточных линий, автоматизацией управления процессами. Стали ведущими проблемы создания теории непрерывных химических процессов, единых кинетических закономерностей, химических реакторов и т. д., включая вопросы инженерной экологии и энергосбережения. В настоящее время в большинстве химико-технологических, технологических, машиностроительных и политехнических вузов курс процессов и аппаратов — основная инженерная дисциплина, закладывающая фундамент общей технической подготовки будущих специалистов-технологов и механиков. В этом курсе изучают [2-31] теорию основных процессов, принципы устройства и методы расчета типичных аппаратов и машин, в которых осуществляются эти процессы, на основе фундаментальных законов физики, химии, математики, термодинамики и других наук кроме того, широко привлекаются методы математического моделирования, оптимизации и системного анализа. [c.13]

И с этими задачами он справился блестяще. Он, как и многие авторы Основ , Начал , Введений , сосредоточил внимание на элементарных сущностях, на наиболее ясных и простых результатах. Кроме того, для изложения общих свойств многих химических систем он выбрал простой, ясный и универсальный язык — язык математических моделей. В отличие от многих курсов и руководств он пошел не от химии к математике, а от математики к химии — от простого к сложному. Трудно представить, сколькими деталями и подробностями, милыми сердцу автора, при этом пришлось пожертвовать. Но эта работа сделана. Поэтому, надеюсь, его книга станет настольной у студентов и аспирантов — химиков, осваивающих химическую кинетику на современном уровне, у инженеров-технологов и исследователей, решивших опираться на методы математического моделирования. Этой книге подошло бы и другое название, например, Математические основы химической кинетики . И, вероятно, эту работу не оставят своим вниманием и специалисты по прикладной математике. [c.8]

Методической базой исследования является метод математического моделирования, нашедший широкое применение в химической физике. В рамках этого подхода строятся и анализируются соответствующие кинетические модели, которые представляют собой системы нелинейных дифференциальных уравнений. На общем фоне интенсивного внедрения математических методов и ЭВМ в химию (вполне обоснованно уже можно говорить о становлении химической информатики и математической химии) представляется, что химическая кинетика стала одной из самых плодотворных в этом смысле областей. Общность, широта и содержательность возникающих здесь задач привлекла значительные математические силы. Их контакт с заинтересованными физиками и химиками обусловил существенное продвижение как в понимании нелинейной природы химического превращения, так и в развитии новых математических средств. Совокупность полученных к настоящему времени результатов в очерченной области позволяет говорить о развитии нового научного направления — математической теории нелинейных и нестационарных явлений нетепловой природы в кинетике [c.14]

Левицкий A. A. Исследование кинетики и механизмов некоторых химических реакций методами математического моделирования Автореф. дис.. ..канд. хим.наук.М. Ин-т нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева АН СССР, 1978. 24 с. [c.290]

Фармакокинетика раздел фармакотерапии и клинической фармакологии, предметом которого является изучение процессов всасывания, распределения, связывания с белками, биотрансформации и выведения лекарственных веществ (ЛВ). Фармакокинетика относительно новая наука, развитие которой стало возможным благодаря разработке методов математического моделирования фармакокинетических процессов, а также разработке и внедрению в практику высокочувствительных методов определения содержания ЛВ в биологических средах газожидкостной хроматографии, радиоиммунных, ферментно-химических и др. Фармакокинетические исследования проводятся специалистами в области аналитической химии, провизорами, фармацевтами, биологами, однако результаты исследований могут применяться и в медицине На основании данных о фармакокинетике того или иного препарата определяют дозы, оптимальный п>ть введения, режим применения препарата и продолжительность лечения. Регулярный контроль содержания лекарственных средств в биологических жидкостях позволяет своевременно корригировать лечение. [c.4]

Сборник работ Математическое моделирование химических реакторов , выполненных в рамках деятельности Координационного Научного совета по проблеме Математические методы в химии , является результатом концентрации усилий ведущих специалистов СО АН СССР математиков, физиков, химиков, на решении важнейшего класса задач математического моделирования каталитических процессов. [c.3]

Дальнейшее повышение эффективности ТЭ возможно только на основе применения методов системного анализа, математического моделирования и оптимизации, позволяющих аккумулировать всю совокупность знаний, накопленных в области катализа, электрохимии, химии, материаловедения, физики твердого тела, транспортных процессов, инженерии и использовать их для решения сложного комплекса возникающих проблем. [c.65]

Количественные законы открыли возможность широкого использования методов математики в химии. Математизация химии, математическая (функциональная) форма выражения законов создали не только возможность точного предсказания новых химических явлений и условий для глубоких обобщений, но и возможность моделирования, применения кибернетики. Это открыло широкие, исключительно благоприятные возможности для дальнейшего развития химической науки. [c.73]

Информационная технология - процесс, использующий совокупность средств, методов и приемов первичной обработки и передачи информации потребителю. С этой точки зрения математическое моделирование можно рассматривать как составную часть информационной технологии. В теоретической и прикладной химии принято пользоваться следующими видами информации [c.20]

За последнее десятилетие в нашей стране и за рубежом происходило интенсивное проникание методов кибернетики в химию и химическую технологию, что положило начало формированию новой научной дисциплины — химической кибернетики. Основным методом этой дисциплины является математическое моделирование, характеризуемое строгим аналитическим подходом к описанию реальных процессов химической технологии. Оно осуществляется на основе фундаментальных законов физики и химии при широком использовании средств современной вычислительной техники. [c.8]

Учебник состоит из девяти глав. Главы I—П1 содержат основные положения и предпосылки метода математического моделирования, общие принципы и схемы построения математических моделей, а также характеристику двух направлений в химической кибернетике, которые определяют исходные позиции при составлении математического описания. В главах IV, Vи VI подробно рассматривается методика построения кинетических, гидродинамических моделей и моделей некоторых химических реакторов (математическое описание детерминированных процессов). В главе VII приведены примеры составления математических моделей процессов без химического превращения, протекающих в аппаратах химической технологии. В главе VIII изложена методика построения статистических математических моделей (стохастические процессы), дана краткая характеристика наиболее распространенных методов составления статистических моделей и примеры к каждому из них. Поскольку основной целью математического моделирования является оптимизация хими-ко-технологических процессов, заключительная — IX глава содержит некоторые сведения об оптимизации и постановке задач оптимизации, смысл и содержание которых иллюстрируются на конкретных примерах. В приложения включены некоторые таблицы и специальные термины, используемые при разработке статистических моделей. [c.8]

Рассмотрено современное состояние проблемы химии и технологии полимеров и сополимеров изобутилена с учетом последних фундаментальных и технических достижений В этой области. Систематизированы и представлены основные аспекты проблемы синтез, кинетика и катализ, свойства, композиции и области применения. Особое внимание уделено макрокинетическому описанию и математическому моделированию полимеризации изобутилена как быстрой реакции факельного типа, анализу элементарных актов с позиций теории ЖМКО-взаимодействий и с использованием методов квантовой химии, комплексным и иммобилизованным катализаторам полимеризации и новым реакциям превращения полимеров изобутилена. Приведены сведения о новой ресурсо- и энергосберегающей технологии получения полиизобутилена и бутилкаучука с применением малогабаритных трубчатых реакторов и экологических аспектах применения полимеров в различных отраслях народного хозяйства. [c.2]

В книге рассматриваются основы жидкостной экстракции, а также развитие и использование этого перспективного метода. В ней сделана попытка обобщить достижения в области физической химии экстракции, в аппаратурном оформлении процесса, его математическом моделировании и использовании этого процесса в технологии. [c.7]

НОЙ, содержащей весьма обширные, но недостаточно систематизированные материалы, в стадию глубокого физико-химического и инженерного ее изучения . Переход от описательного характера химикотехнологических процессов к физико-химическому и инженерному анализу был осуществлен в учебнике Общая химическая технология под ред. И.П. Мухленова и Д.А. Кузнецова (М., 1970) этот учебник выдержал несколько изданий. В дальнейшем коллектив кафедры ОХТ МХТИ им. Д.И. Менделеева стал инициатором в становлении и развитии принципиально нового курса общей химической технологии с углубленным изучением физико-химии и инженерного дела с использованием методов математического моделирования. В становлении нового курса решающий вклад внесли профессора И.П. Мухленов, А.Г. Амелин, В.И. Ксензенко, В.А. Шорманов при активном участии ведущих преподавателей этой дисциплины почти всех вузов бывшего СССР. [c.15]

Приведенные в книге методы математического моделирования, приемы структурного синтеза и методики проектирования ИС химических аппаратов уже нашли широкое применение в работах ряда ведущих исследовательских организаций, вузов и заводов (МЭИ, УАИ, БФАН СССР, Тульский ПРОЕКТИН,. ВНИИЭТО, Уфимский ПО Химпром , Ереванский завод хим-реактивов и др.), что приносит значительный экономический эффект. [c.162]

Из обзора зарубежной и отечественной литературы [2-4,15,25,26] следует вывод о том, что из предложенного чрезмерного обилия, исчисляемЬго несколькими сотнями, преимущественно эмпирических методов расчета ФХС практически ни один не удовлетворяет современным и перспективным требованиям информационной технологии по теоретической обоснованности, степени адекватности и универсальности применения. Разумеется, что чисто эмпирическим подходом по принципу "черного ящика" с регрессионным анализом массива данных, т.е. без учета физико-химической сущности функционирования (поведения) химических веществ, нельзя конструировать универсальные высокоадекватные математические модели их ФХС. Методы математического моделирования, основанные на теориях подобия [15,16], позволившие добиться исключительно высоких успехов в ряде нехимических отраслей наук (аэро-, газо- и гидродина .ике, тепло- и электротехнике, механике и др.), применительно к химии не оправдали оптимистичных прогнозов. Весьма скромные результаты бьши получены также при моделировании химических систем на основе принципа ("закона") физхимии о соответственных состояниях [15]. Как будет показано в этой работе, главной причиной неудач вышеперечисленных теоретических представлений применительно к химическим системам является игнорирование или неадекватный учет влияния молекулярной массы, молекулярной структуры и химического состава веществ на их ФХС. [c.4]

Методы математического моделирования, основанные на теориях подобия [17], позволившие добиться исключитель1ю больших успехов в ряде нехимических отраслей наук (аэро-, газо- и гидродинамике, тепло- и электротехнике, механике и др.), применительно к химии не оправдали оптимистических прогаозов. Весьма скромные результаты были получены также при моделировании ФХС на основе принципа ( закона ) физической химии о соответственных состояниях. [c.11]

Возросший уровень требований к расчету и проектированию современного промышленного оборудования, интенсивное развитие вычислительной техники и расширение областей ее применения оказывают существенное влияниеч вадачи математического моделирования в химии и химической технологии они становятся намного сложнее, а их решение требует введения новых понятий, методов и средств реализации. Изменяется и сам подход к решению практических задач математического моделирования. Если раньше исследователь ставил задачу исходя из физико-хи-мической сущности технологического процесса, а затем предоставлял ее решение математику-вычислителю, то теперь традиционное разделение труда инженера-исследователя и математи-ка-вычислителя меняет свой характер, приобретая качественно новые формы. Последнее связано с тем, что построение расчетной модели технологического процесса настолько тесно переплетается с разработкой вычислительного алгоритма, что отделить эти стадии друг от друга зачастую невозможно. [c.3]

Цель курса - воспитание у студентов достаточно высокой математической кулыуры, привитие навыков современных видов математического мышления, привития навыков использования математических методов и основ математического моделирования в практической деятельности. К фс обеспечивает студентов необходимом объемом знаний для успешного изучения информатики, физики, теоретической и прикладной механики, физической химии и других общеинженерных и специальных дисциплин. [c.146]

Известно, что основной целью математического моделирования является оптимизация химико-технологических процессов. В книге Р. Фрэнкса вопросы оптимизации только затрагиваются, но практически не решаются. Это — следующий этап, требующий знания специальных разделов математики. В отечественной и зарубежной технической литературе имеется ряд работ, посвященных отдельным вопросам оптимизации химико-технологических процессов. Систематическое изложение этих вопросов читатель найдет в недавно выпущенной издательством Химия книге А. И. Бояринова и В. В. Кафа-рова Методы оптимизации в химической технологии . [c.10]

За сравнительно короткий промежуток времени, прошедший после выхода первого издания книги (Изд. Химия>>, 1968), методы кибернетики стали основными в анализе и синтезе процессов химической технологии. Теперь трудно представить сколв-либо солидную исследовательскую лабораторию или химическое предприя-, тие, где бы не использовались математическое моделирование п технические средства кибернетики — вычислительные машины. [c.8]

Керамика относится к наиболее распространенным материалам индустриального мира, производство, объемы использования и области применения которых стремительно расширяются. Бурное развитие керамической промышленности непосредственно связано и во многом определяется успехами в разработке новых эффективных керамических материалов, способных удовлетворять возрастающие требования современных технологий. В результате наука о керамике — керамическое материаловедение, имеющая, очевидно, одну из наиболее продолжительных историй из всех научных и инженерных дисциплин, истоки которой восходят к первым опытам человеческой Щ1вилизации по получению керамических и стеклянных изделий, в настоящее время превратилась в одну из лидирующих отраслей знания. Обретая все более междисщ1плинарный характер, она активно вовлекает в поиск и создание новых материалов знания, методы и опыт, накопленные исследователями в области физики, химии, биологии, математического моделирования, металлургии, экологии и многих других. [c.3]

Изучение курса Математическое моделирование... стало необходимым в связи с изменением роли инженера на химическом предприятии. Если ранее его функции сводились к наблюдению за работой отдельных аппаратов цеха и исправлению дефектов в их работе, то на современном химическом заводе инженер-технолог выполняет функции управления заводом. Он теперь не просто аппаратчик с высшим образованием, который полагается лишь на свой опыт и интуицию, а действительный руководитель проазеоЗстеа, имеющий в качестве советчика и помощника управляющую вычислительную машину Чтобы стать таким инженером, необходимо овладеть методами кибернетики в химии и химической технологии. [c.7]

Математические методы и ЭВМ в химии п в химической кинетике находят все более широкое применение [1—20]. Активное использование вычислительной техники и современных методов математического анализа позволяет решать широкий круг вопросов, связанных с созданием химических и термодинамических баз данных и банков знаний, информационно-поисковых систем, распространением методов вычислительного эксперимента и имитационного моделирования в хпмии, развитием математического моделирования химико-технологических процессов, решением математических и вычислительных проблем теоретической химии, термодинамики, химической и физической кинетики и теории горения, применением методов топологии и теории графов, совершенствованием методов обработки экспериментальных данных и решения задач идентификации моделей, созданием математического и программного обеспечения систем автоматизации экспериментов, разработкой проблемно орпентпрованных языков и методов машинной аналитики и т. д. Подтверждение тому — и большое число конференций но названным темам [21—35]. Все это позволяет говорить о стаиовленни нового научного направления — химической информатики и математической химии. Вопрос не нсчерпывается использованием ЭВМ и математических методов в химических исследованиях. Принципиальным моментом представляется, что речь идет не столько о формировании новой ветви хпмии, сколько о новом этапе ее развития. [c.3]

Основные научные работы посвящены тгоретическим аспектам химической технологии. Развил (1950-е) теорию массопередачи, ввел новые критерии подобия с учетом турбулентного переноса и представлений о факторе динамического состояния поверхности. Рассмотрел вопрос о моделировании гидродинамических, тепловых и диффузионных процессов в химических реакторах на основе теории подобия и показал (1963) недостаточность этой теории для моделирования химических процессов. Обосновал (1960—1970) системные принципы математического моделирования химических процессов. Открыл явление скачкообразного увеличения тепло- и массообмена при инверсии фаз. Автор учебников и монографий— Основы массопередачи (3-е изд. 1979), Методы кибернетики в химии и химической технологии (3-е изд. 1976), Введение в инженерные расчеты реакторов с неподвижным слоем катализатора (1969) и др. [c.227]