М. Б. Глебов, В. А. Налетов. Моделирование нанопроцессов. В химической технологии, фармацевтике и биотехнологии. Оглавление

МИНИСТЕРСТВО  НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ                          РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Российский  химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева

 

М. Б. Глебов, В. А. Налетов

 

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ НАНОПРОЦЕССОВ  

В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ, ФАРМАЦЕВТИКЕ И БИОТЕХНОЛОГИИ

 

 

Утверждено Редакционным

советом университета

в качестве учебного пособия

 

 

                                                        Москва

                                                 2020

УДК 661. 124

 ББК 35. 113                                                                                                                   

 Г53          

Рецензенты:

             Доктор технических наук,  заведующий  кафедрой  процессов

                      и аппаратов Российского химико-технологического

                         университета  им. Д. И. Менделеева,  профессор

                                           Л. В. Равичев

      Доктор технических наук, заместитель директора по научной    

       работе Научного центра «Малотоннажная химия», профессор

                                           А. М. Бессарабов    

                

       Глебов М. Б., Налетов В. А.                                                                                  

Г53 Моделирование нанопроцессов в химической технологии,   фармацевтике и биотехнологии: учебн. пособие / М. Б. Глебов, В. А. Налетов. ^__  М.: РХТУ имени Д. И. Менделеева, 2020. ^__  85 с.   

      ISBN 978-5-7237-1708-4 

           

   Излагаются принципы математического описания и моделирования основных    нанопроцессов в химической технологии, фармацевтике и биотехнологии. На конкрет­ных примерах показано использование метода математического моделирования для расчётов процессов на наноуровне, включая при этом не только разработку их математических моделей, но и алгоритмов компьютерного моделирования.

  Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению 28. 03. 02 – Наноинженерия, а также для магистров, аспирантов, инженерно-технических и научных  работников, занимающихся вопросами исследования и

моделирования нанопроцессов.

 

 

 УДК 661. 124

 ББК 35. 113

 ISBN  978-5-7237-1708-4             © Российский  

                                                          химико^_технологический     

                                                          университет имени  Д. И.

                                                          Менделеева, 2020

                                                          © Глебов М. Б., Налетов В. А. 2020

 

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Глава  1.  МОЛЕКУЛЯРНОЕ РАССМОТРЕНИЕ НАНОСИСТЕМ. . . . . .    5

Глава  2. РОЛЬ СТАТИСТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ В МОДЕЛИРОВАНИИ НАНОСИСТЕМ   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Глава  3.   МОДЕЛИ КВАНТОВЫХ НАНОСИСТЕМ  . . . . . . . . . . . . . . . .   24

Глава  4.  ДВИЖЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ ВО ВНЕШНЕМ ПОЛЕ. . . . . . . 36

Глава  5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОДОРОДНО ПОДОБНЫХ АТОМОВ  . 47

Глава 6. МЕТОД МОНТЕ-КАРЛО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАНОСИСТЕМ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . .  . . 58

Глава 7. МЕТОД МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАНОСИСТЕМ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . 81

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  82

                                       

 ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных задач химической технологии является создание новых высокоэффективных процессов и совершенствование уже дейст­вующих. Её решение возможно только с помощью разработки и исполь­зования систем моделирования, автоматизированного проектирования и оптимизации хи­мико-технологических процессов. Системы автоматизированного проектирования и моделирующие пакеты прикладных программ активно внедряются в проектных, научно-исследовательских институ­тах, в конструкторских бюро, в высших учебных заведениях. Их развитие обусловлено растущими требованиями к качеству химической продукции, материалов и технологий. В основе этих автоматизированных систем лежит бурно развивающийся метод математического моделирования – изучение свойств объекта на математи­ческой модели. Теоретические основы химической технологии как авангард развития химической и смежных отраслей  промышленности будут опираться наряду   с необходимыми экспериментальными исследованиями процессов и на метод математического моделирования,   рассматриваемый  в  настоящем  пособии.     

Данное пособие не претендует на полное изложение моделей разнообразных нанопроцессов химической технологии и биотехнологии. Из-за ограниченного объёма книги автор счел возможным не включать в неё ряд разделов, посвященный анализу и математическому моделированию фармацевтических процессов,  которые обычно рассматриваются в специальной литературе. Тем не менее автор надеется, что будет достигнута основная цель книги – привить студентам навыки актив­ного использования метода математического моделирования для решения задач  расчёта, оптимизации  и  проектирования  нанопроцессов  в химической  технологии и биотехнологии.

  Авторы с признательностью примет все пожелания и замечания чита­телей,  касающиеся  предлагаемого   учебного  пособия.

 

  Глава 1. МОЛЕКУЛЯРНОЕ РАССМОТРЕНИЕ НАНОСИСТЕМ

1. 1.  Прогнозирование свойств веществ

Приближенные теории (Ван-дер-Ваальса, Дебая-Хюккеля и др. )

Основа теории - межмолекулярные взаимодействия (знания о межмолекулярных взаимодействиях ограничены)

Проверка теории: - физико-химический эксперимент

                       - численный эксперимент

Несогласование теории и эксперимента – неверна теория, либо неверные представления о межмолекулярных взаимодействиях.

Компьютерное моделирование позволяет получить точные результаты для модельной системы, не прибегая к приближенным теориям.

 

                                                             Рассогласование результатов -

Сравнение компьютерной модели           пересмотр межмолекулярных         

с экспериментальными данными       взаимодействий

Сравнение компьютерной модели           Рассогласование результатов-

с аналитической теорией                           изъян в теории

Пример:

Таблица 1. 1 Результаты моделирования уравнения состояния идеального газа. Зависимость давления газа от плотности:

 

pKgT	P
	1. 03±0. 04
	1. 99±0. 03
	2. 98±0. 05
	4. 04±0. 03
	5. 01±0. 04

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: