Desenvolvimento de aplicativo para estimativa de propriedades volumétricas, residuais e termodinâmicas e avaliação de equações cúbicas de estado
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/12181 |
Resumo: | The volumetric, residual and thermodynamic properties are essential to design, assessment, simulation and optimization of several existing equipment at chemistry and petrochemical industry. These types of industrial equipment operate through of changes in the primary variables (thermodynamic potential), from one state to another. In order to evaluate the heat quantities and work involved in a determined industrial process, the chemical engineer needs experimental data of volumetric, residual and thermodynamic properties; these properties only are available to some commonly used fluids, such as water, refrigerants and cryogenic fluids (fluid with normal boiling temperature less than 123,5 K). Nowadays, commercial software utilized various methods of calculus of volumetric, residual and thermodynamic properties related to pure substances and mixtures, for example: ASPEN-HYSYS, CHEMCAD, PROSIM, etc. These programs are characterized by initial great investment due to budget the license of the software (out of reality from the most of Brazilian university, essentially from North-Northeast universities) and high computational complexity. Evidently, the efficient use of these programs requires knowledge from the employed methodology, which are not accessible to the user (black box). For so, these cited software hinder its use for educational purposes due to the lack of experience from the students. Based on the above considerations, an EXCEL/VBA software was proposed to be able of estimating volumetric, residual and thermodynamic properties through following cubic equations of state: van der Waals, Redlich-Kwong, Soave-Redlich-Kwong, Wilson, Peng-Robinson and Patel-Teja. Furthermore, it is proposed to the developed application to make such estimates in a simple, efficient and reliable way. In addition, the developed software had being validated through available data in the open literature. From the application program, it was studied the performance of the cubic equations addressed in this work. For last, still it is possible to design valves and turbines/expanders using cubic equations. |
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Desenvolvimento de aplicativo para estimativa de propriedades volumétricas, residuais e termodinâmicas e avaliação de equações cúbicas de estadoEquações cúbicasPropriedades volumétricasPropriedades residuaisPropriedades termodinâmicasPlanilha eletrônicaCubic equationsVolumetric propertiesResidual propertiesThermodynamics propertiesSpreadsheetCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAThe volumetric, residual and thermodynamic properties are essential to design, assessment, simulation and optimization of several existing equipment at chemistry and petrochemical industry. These types of industrial equipment operate through of changes in the primary variables (thermodynamic potential), from one state to another. In order to evaluate the heat quantities and work involved in a determined industrial process, the chemical engineer needs experimental data of volumetric, residual and thermodynamic properties; these properties only are available to some commonly used fluids, such as water, refrigerants and cryogenic fluids (fluid with normal boiling temperature less than 123,5 K). Nowadays, commercial software utilized various methods of calculus of volumetric, residual and thermodynamic properties related to pure substances and mixtures, for example: ASPEN-HYSYS, CHEMCAD, PROSIM, etc. These programs are characterized by initial great investment due to budget the license of the software (out of reality from the most of Brazilian university, essentially from North-Northeast universities) and high computational complexity. Evidently, the efficient use of these programs requires knowledge from the employed methodology, which are not accessible to the user (black box). For so, these cited software hinder its use for educational purposes due to the lack of experience from the students. Based on the above considerations, an EXCEL/VBA software was proposed to be able of estimating volumetric, residual and thermodynamic properties through following cubic equations of state: van der Waals, Redlich-Kwong, Soave-Redlich-Kwong, Wilson, Peng-Robinson and Patel-Teja. Furthermore, it is proposed to the developed application to make such estimates in a simple, efficient and reliable way. In addition, the developed software had being validated through available data in the open literature. From the application program, it was studied the performance of the cubic equations addressed in this work. For last, still it is possible to design valves and turbines/expanders using cubic equations.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESAs propriedades volumétricas, residuais e termodinâmicas são fundamentais para o projeto, avaliação, simulação e otimização de vários equipamentos existentes na indústria química e petroquímica. Estes equipamentos industriais operam através de mudanças nas variáveis primárias (potenciais termodinâmicos), de um estado para outro. Para avaliar as quantidades de calor e de trabalho envolvidas em um determinado processo industrial, o engenheiro químico necessita de dados experimentais das propriedades volumétricas, residuais e termodinâmicas; estas propriedades somente são disponíveis para alguns fluidos comumente utilizados, tais como água, refrigerantes industriais e fluidos criogênicos (fluidos com temperatura normal de ebulição menor que 123,15 K). Atualmente, várias metodologias de cálculos de propriedades volumétricas, residuais e termodinâmicas de substâncias puras e de misturas são utilizadas por programas comerciais, tais como: ASPEN-HYSYS, CHEMCAD, PROSIM, etc. Estes programas caracterizam-se pelo grande investimento inicial para sua aquisição em decorrência de custos de licenciamento do software (fora da realidade da grande maioria das universidades brasileiras, principalmente do Norte-Nordeste) e pela alta complexidade computacional. Evidentemente, o uso eficiente desses programas requer conhecimento da metodologia empregada no aplicativo, a qual não está disponível para o usuário (caixa preta), o que dificulta a sua aplicação para fins educacionais nas disciplinas do curso de Engenharia Química, devido à falta de experiência dos alunos. Diante do exposto, foi proposto o desenvolvimento de um aplicativo EXCEL/VBA capaz de realizar estimativas de propriedades volumétricas, residuais e termodinâmicas a partir das equações cúbicas de estado: van der Waals, Redlich-Kwong, Soave-Redlich-Kwong, Wilson, Peng-Robinson e Patel-Teja. O aplicativo desenvolvido se propõe a realizar tais estimativas de forma simples, eficiente e confiável, tendo sido validado através de dados disponíveis na literatura aberta. A partir do aplicativo realizou-se um estudo acerca do desempenho das equações cúbicas abordadas nesse trabalho. Através do aplicativo é possível realizar o projeto de válvulas e turbinas/expansores utilizando equações cúbicas.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFPBAlves, Nagel Costahttp://lattes.cnpq.br/0172323790934673Cavalcante, Josilene de Assishttp://lattes.cnpq.br/5620795941510888Oliveira, Levi Gomes de2018-10-31T17:11:30Z2018-10-162018-10-31T17:11:30Z2017-03-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/12181porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2018-10-31T17:11:30Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/12181Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2018-10-31T17:11:30Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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