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2023-11-09T21:35:17Z2023-11-09T21:35:17Z202213250612178-0471http://hdl.handle.net/1843/60733https://orcid.org/0000-0002-6763-9752A modelagem e simulação é uma ferramenta utilizada em industriais para avaliar o comportamento de um processo em diferentes condições operacionais. Na literatura, existem pesquisas diversas relacionadas à modelagem matemática e simulação de reatores. Porém, tem-se a dificuldade numérica na solução de problemas com termo convectivo dominante. Assim, o presente trabalho desenvolve a solução analítica a partir de uma equação diferencial parcial para o problema de um reator em regime transiente, considerando difusão e convecção dominante. Essa solução analítica depende do adimensional número de Péclet mássico e módulo de Thiele. Como o número de Péclet fornece uma razão entre os fluxos convectivo e difusivo, a solução analítica empregada usou elevados valores de Péclet para simular condições de escoamento com efeito convectivo mais significante que o difusivo, e consequentemente empregou-se também elevados valores para o módulo de Thiele. São simulados os perfis com o número de Péclet variando de 2 a 50, sendo que no valor mais elevado fica evidenciada a dominância da convecção pelo perfil praticamente linear de concentração de reagente ao longo do reator em regime permanente. Os resultados obtidos são fisicamente coerentes e a solução analítica pode ser usada na análise de convergência e estabilidade de soluções numéricas.Modeling and simulation is a tool used in industrial to assess the behavior of a process under different operating conditions. In the literature, there are many researches related to mathematical modeling and simulation of reactors. However, there is a numerical difficulty in problems with dominant convective term. Thus, the present work develops the analytical solution from a partial differential equation for the problem of a transient reactor, considering diffusion and dominant convection. This analytical solution depends on the dimensionless Peclet’s number mass and Thiele's modulus. As the Peclet’s number provides a ratio between convective and diffusive flows, the analytical solution was used to simulate a process using high Peclet values to simulate flow conditions with a more significant convective effect than the diffusive one, and consequently, high values for the Thiele modulus were also used. Profiles with the number of Peclet varying from 2 to 50 are simulated, with the highest value evidencing the dominance of convection by the practically linear profile of reagent concentration along the reactor in steady state. The results obtained are physically consistent and the analytical solution can be used in the analysis of convergence and stability of numerical solutions.porUniversidade Federal de Minas GeraisUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICAENGENHARIA - ESCOLA DE ENGENHARIAExatas OnlineEngenharia MecânicaEngenharia QuímicaReatores - Testes de materiaisFluxo convectivoFluxo difusivoModelagem matemáticaReatorSimulaçãoSolução analíticaDesenvolvimento e Análise da solução analítica de um problema convectivo dominante com reação químicaDevelopment and analysis of the analytical solution of a dominant convective problem with chemical reactioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/articlehttp://www2.uesb.br/exatasonline/index.php/v13n2Jaqueline Alves RobertoJordana Silva AbreuAndréa Oliveira Souza da CostaEsly Ferreira da Costa Juniorapplication/pdfinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGLICENSELicense.txtLicense.txttext/plain; charset=utf-82042https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/60733/1/License.txtfa505098d172de0bc8864fc1287ffe22MD51ORIGINALDesenvolvimento e Análise da solução analítica de um problema convectivo dominante com reação química.pdfDesenvolvimento e Análise da solução analítica de um problema convectivo dominante com reação química.pdfapplication/pdf668327https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/60733/2/Desenvolvimento%20e%20An%c3%a1lise%20da%20solu%c3%a7%c3%a3o%20anal%c3%adtica%20de%20um%20problema%20convectivo%20dominante%20com%20rea%c3%a7%c3%a3o%20qu%c3%admica.pdf5de3a3a4f661bd7cfbfd8e8b4341d512MD521843/607332023-11-09 18:35:17.825oai:repositorio.ufmg.br:1843/60733Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2023-11-09T21:35:17Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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