Orientador: Waldir Antonio Bizzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T19:52:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PenaVergara_Gabriel_M.pdf: 29564526 bytes, checksum: 962ccd0209623fcde24ef1ada267610d (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A indústria de papel e celulose é a principal consumidora de biomassa como combustível e como matéria-prima, gerando resíduos de biomassa, os quais representam uma grande quantidade de energia disponível. A produção de papel e celulose necessita de grandes quantidades de energia tanto mecânica quanto térmica, a qual usualmente é produzida através da queima de biomassa. Além dos resíduos gerados na própria indústria, a cadeia de produção de papel e celulose envolve uma importante atividade florestal, da qual é aproveitada a madeira e geralmente deixando no campo resíduos de biomassa, os quais representam entre 15 e 25% da massa seca da árvore. Este trabalho de pesquisa enfoca-se na caracterização como combustível dos resíduos sólidos gerados no campo (folhas, cascas, galhos e pontas) e na produção de papel e celulose (finos, cascas, cavacos e lodo orgânico). Também é estimado o potencial de geração de energia elétrica pela combustão dos resíduos de biomassa através do ciclo Rankine. A caracterização baseia-se em uma serie de análises pelos quais é estudada a degradação térmica (análises térmicas - TGA e DSC), e determinada a composição elementar, imediata e estrutural, poder calorífico e massa específica. São caracterizadas também as cinzas determinando sua composição elementar. O material empregado é proveniente do gênero eucalipto espécie Urograndis. As biomassas estudadas apresentam-se propriadas para ser empregadas como combustível em fornalhas industriais. Os resíduos florestais e os rejeitos de madeira da fábrica têm algumas desvantagens em relação a outras biomassas como a madeira. Estas desvantagens são o teor de cinzas, principalmente nas folhas e casca (entre 3 e 5% b.s.), a elevada umidade (acima de 50% b.u.) e sua difícil manipulação. Porém, essas biomassas melhoram suas propriedades com o passar do tempo deste material no campo, diminuindo sua umidade e reduzindo o teor de cinzas, cloro e potássio. A combustão do lodo pode ser energeticamente deficiente devido ao seu elevado teor de umidade e baixo poder calorífico. O potencial de geração de energia elétrica é elevado, desde que a produtividade dos resíduos é grande e seu poder calorífico similar à madeira original. Conclui-se que sem considerar as questões de logística, os resíduos de biomassas em questão têm grande potencial energético ainda não aproveitado / Abstract: The pulp and paper industry is the major consumer of biomass fuels and feedstock, as a result it generates biomass waste, which represents a great amount of heat energy available. The production of pulp and paper requires large quantities of mechanical and heat energy. This energy is usually supplied by burning biomass in boilers, generating steam that is used as heat source and to generate electricity. Besides the waste generated in the industry, the paper and pulp production chain involves an important forestry activity, in which generally the wood is taken and the biomass residues are leaved at the forest. That represents between 15 and 25% of the tree dry mass. This research focuses on the solid residues generated at the forest (bark, branches, tips and leaves) as well as in the production of pulp and paper (fines, bark, organic sludge and chips), characterizing them as fuel. The objective is also estimate the electric potential of the combustion of biomass residues through the steam Rankine cycle. The characterization is based on a range of analysis, studding the thermal degradation (thermal analysis - TG and DSC), and determining the elemental and immediate composition, heating value, density and chemical structure. Also, the ash elemental composition is established. The material used is taken from the Eucalyptus genus Urograndis species. The studied biomass is suitable to be used as fuel in industrial furnaces. The forestry residues and factory wood rejects have some disadvantages regarding to others biomass like wood. The main disadvantages are the ash content, especially in the leaves and bark (between 3 and 5\% d.b.), high moisture (above 50% w.b.) and its handling difficult. However, the chemistry properties of the biomass improve as it remains at the forest for a period of time, decreasing its moisture and reducing the ash, chlorine and potassium contents. The organic sludge combustion could be energy deficient due to its high moisture and its low heating value. The electric potential is high, since the productivity of waste is large and its heating value is similar to the original wood. We conclude that without considering the logistics issues, the biomass waste has great energy potential, generally untapped / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rogério Gonçalves dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T21:02:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavaglieri_MarceloRenato_M.pdf: 17998120 bytes, checksum: 987df39d379a639bae4123aeab57a9d6 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Com o intuito de otimizar o Motor de Combustão Interna e encontrar aplicações que o utilizem de forma racional e eficiente, nessa dissertação estuda-se o comportamento dinâmico da pressão na cavidade dos Coletores de admissão, já que o escoamento através dele acontece de forma pulsada, devido ao movimento do pistão e modulado pelo abrir e fechar das válvulas de admissão e escapamento. Sendo o Coletor de Admissão parte desse circuito, ele consequentemente impõe uma impedância a esse escoamento intermitente, podendo ser mais ou menos acentuada, devido suas formas construtivas. Para essa avaliação busca-se um fator ou um coeficiente que quantifique como as ondas de pressão interagem com a cavidade do Coletor de Admissão, de forma metódica e confiável, para que os resultados possam ser usados como ferramenta prática de desenvolvimento desse componente. Podendo assim, os Coletores de Admissão serem ajustados adequadamente à aplicação e não apenas nos quesitos de regimes permanentes tradicionais como perda de carga e desbalanceamento no fornecimento de ar. Nessa dissertação é apresentado um aparato para medir experimentalmente a curva do Coeficiente de Transmissão de onda de pressão, seus detalhes construtivos, de configuração e operação para a obtenção de curvas de boa qualidade. É mostrado também um método para validação do aparato e por fim a comparação do Coeficiente de Transmissão com a curva de desempenho desses componentes quando instalados em um Motor de Combustão Interna. Comprovando dessa maneira, a relação entre as características dinâmicas da cavidade e sua influência no desempenho do Motor de Combustão Interna e mais, demonstrando que o método experimental de medir o Coeficiente de Transmissão é uma forma eficaz e coerente de se quantificar a influência desse componente no processo de admissão / Abstract: In order to optimize the Internal Combustion Engine and find out applications that use it rationally and efficiently, in this dissertation it is studied the dynamic behavior of the intake manifolds cavity pressure, since the flow through it happens in a pulsed manner, due to the movement of the piston and modulated by opening and closing the intake and exhaust valves. Being the intake manifold part of this circuit, it imposes impedance to the flow that may be more or less pronounced, due to its constructive design. For this evaluation it is made an experimental determination of the Transmission Coefficient of pressure waves through the Intake Manifold, methodically and reliably, so the results can be used as a practical tool for developing these components. The Intake Manifold may thus be properly adjusted to the application needs and not just in the categories of traditional patterns like permanent loss and imbalance of air supply. This dissertation presents an experimental apparatus to measure the curve of the wave pressure Transmission Coefficient, its construction details, configuration and operation to get good quality curves. It is also shown a method to calibrate the apparatus and finally, the comparison of the Transmission Coefficient with the performance curve of measured Intake Manifolds when installed on an Internal Combustion Engine. Providing this way, the correlation between the dynamic characteristics of the cavity and its influence on the Internal Combustion Engine¿s performance and demonstrating that the experimental method to measure the Transmission Coefficient is an effective and consistent way to quantify the influence of the Intake Manifold in admission process / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Waldir Antonio Bizzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:38:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moretti_RicardoRoquetto_M.pdf: 3138518 bytes, checksum: 3ee2db245fb6caad13e782dc3c9072a2 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A emissão de poluentes por veículos automotores é um dos grandes problemas ambientais enfrentados na atualidade. Para resolver o problema de emissão de poluentes à modificação da matriz energética foi o caminho adotado, e para isso realizaram-se investimentos em tecnologias para fabricação de motores com melhor eficiência térmica e capazes de operar com biocombustíveis. No Brasil etanol foi o combustível objeto de estudo para realizar a mudança na matriz energética, por ser um produto produzido em larga escala no Brasil. Durante o estudo realizou-se uma revisão bibliográfica sobre os processos de produção de etanol, biodiesel e óleos vegetais. Avaliou-se a viabilidade técnica e financeira de se utilizar uma mistura de combustível óleo diesel, biodiesel versus o desempenho da mistura óleo diesel, biodiesel e etanol anidro em um motor de ignição por compressão visando não acarretar perda de performance no motor. Para a avaliação do desempenho global do motor utilizou-se um motor ciclo diesel comercial, operando com 95% de óleo diesel e 5% biodiesel e comparou-se esse mesmo motor utilizando uma mistura de 92,15% de óleo diesel, 4,85% de biodiesel e 3% de etanol anidro / Abstract: This work investigated the feasibility of using a blend of standard Brazilian diesel (which contains 5% biodiesel) and up to 5% ethanol. We characterized the mixture as fuel and measured the performance of a diesel engine operating with a blend containing 3% anhydrous ethanol, the maximum percentage of ethanol that did not reduce the cetane number of the fuel below that specified in Brazilian legislation (ANP Resolution 42). The presence of anhydrous ethanol in the mixture did not cause a significant impact on engine performance as measured by brake power, brake torque and brake specific fuel consumption tests. The thermal efficiency of the engine used in the tests was slightly higher with standard diesel than with the diesel-biodiesel-ethanol blend / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Janito Vaqueiro Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T13:13:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bosso_AndreLuizAparecido_M.pdf: 7894502 bytes, checksum: 2052586d161cac58f608acb2945fbd48 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo principal desenvolver um sistema alternativo para impulsionar o pistão em um motor de combustão interna que aciona um gerador de energia elétrica operando a uma rotação fixa. O sistema biela-manivela é substituído por um sistema eixo-cremalheira-engrenagem, que é capaz de realizar a inversão de movimento do pistão no ponto morto superior e no ponto morto inferior, sem que ocorra uma inversão de velocidade instantânea nesses pontos. Para garantir a eficiência desse sistema, análises cinemática e dinâmica são realizadas utilizando a modelagem de múltiplos corpos rígidos e a modelagem geométrica. Uma análise termodinâmica é realizada com o auxílio de um modelo de simulação computacional desenvolvido para um motor de combustão interna, com ignição por centelha e movido a etanol. O programa inclui a combustão com duração finita, transferência de calor instantânea e processos de admissão e escape, porém não considera o equilíbrio químico e a dissociação. Com os resultados obtidos é possível construir as curvas características do motor estudado e determinar sua melhor rotação de operação / Abstract: The main focus of this work is to develop an alternative system to drive the piston in an internal combustion engine which drives an electric power generator operating at a fixed speed. The connecting rod-crankshaft system is replaced by an axle-rack-gear system that is capable of performing the inversion of the piston movement in the top and the bottom dead center, without occurring an inversion of the instantaneous velocity in these points. In order to ensure the efficiency of this system, kinematic and dynamic analyzes are performed using rigid body and geometric modeling. A thermodynamic analysis is performed using a computer simulation model developed for a conventional ethanol-powered internal combustion engine with spark ignition. The program includes combustion with finite duration, instantaneous heat transfer and intake and exhaust processes, but does not consider the chemical equilibrium and dissociation. With the results it is possible to obtain the typical curves of the engine studied and determine its best operating speed / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Marcelo Martins dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-23T21:53:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RonaldoAntoniodos_D.pdf: 739129 bytes, checksum: f677894f21ef1223fced35636869835d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho provamos a existência de solução global para um sistema não linear constituído de duas equações parabólicas acopladas a duas equações diferenciais ordinárias. Tal sistema modela um processo de combustão em um meio poroso com duas camadas, em que os efeitos de compressibilidade são desprezados, mas a troca de calor entre as camadas, bem como a propagação de calor por convecção são levadas em conta. Supondo que os dados iniciais são lipschitzianos, limitados e pertencentes a algum espaço , 1 < < ?, obtivemos solução clássica para o problema / Abstract: In this work we prove the existence of a global solution for a nonlinear system consisting of two parabolic equations coupled to two ordinary differential equations. Such a system models a combustion process in a porous medium with two layers in which compressibility effects are neglected, but heat transfer between the layers as well as heat conduction are taken into a account. We obtained a classical solution under the assumptions that the initial data is bounded, Lipschitz and belongs to some space, with 1 < < ? / Doutorado / Matematica / Doutor em Matemática

Orientadores: Milton Mori, Jhon Jairo Ramirez Behainne / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T08:54:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hodapp_MaximilianJoachim_D.pdf: 4872915 bytes, checksum: 9619785faa8fc5ab19790d59903b0a7e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A queima de carvão mineral em Leito Fluidizado Circulante (CFBC) tem interessado pesquisadores por várias décadas, tendo sido propostos inúmeros modelos matemáticos que visam descrever os complexos fenômenos de transferência de massa, energia e quantidade de movimento deste sistema gás-sólido. A fase sólida é uma mistura de materiais inertes, como a areia e a cinza de carvão, um agente desulfurizante, além do próprio combustível. A técnica de Fluidodinâmica Computacional tem sido aplicada com sucesso para simular não somente escoamentos multifásicos mas também problemas que envolvem reações químicas e troca de calor. Apesar disto, a caracterização individual dos diversos materiais da fase sólida não é muito estudada. Deste modo, neste trabalho foi pesquisada a representação numérica do escoamento no interior de um leito fluidizado por CFD. Numa primeira etapa estudou-se a fluidodinâmica gás-sólido a quente e numa segunda a implementação de uma abordagem trifásica para representar o processo de queima de carvão mineral. Assim, a fase gás e o material inerte foram considerados fluídos, conforme a abordagem Euleriana, enquanto o material reativo foi representado pela descrição Lagrangeana. A combustão ocorre principalmente num leito fluidizado de 4 m de altura e 0,1 m de diâmetro, operado no regime de baixa densidade de sólidos e rápida fluidização. As reações do sistema são aquelas que ocorrem na fase gasosa devido à liberação de voláteis do carvão, bem como a reação heterogênea do carbono. Os resultados das simulações CFD mostraram-se de acordo com os dados experimentais disponíveis para temperatura e composição dos gases de saída. A escolha de modelos de reação heterogênea e do inventário de sólidos do sistema se mostrou de grande importância à simulação do processo. Concluí-se que a abordagem trifásica apresentada mostra-se viável para sistemas nos quais a massa de material reativo sólido no sistema representa apenas uma fração da massa total dos sólidos presentes / Abstract: Coal combustion in Circulating Fluidized Bed Combustors (CFBC) has received great attention from researchers who have developed several approaches in order to model the complex phenomena of mass, energy and momentum exchange in this gas-solid system. The solid phase is usually a mixture of inert material, sand and ash, a desulfurization material such as limestone and the fuel itself. Computational Fluid Dynamics has been successfully applied to simulate not only the fluid dynamics of multiphase flow in components of CFBC's, but also to study the associated heat and mass transfer phenomena. However, the inclusion of more than one solid phase is not usually the · subject of research. Ideally each particle could be tracked in a Lagrangian formulation, which, for denser flows, could include inter-particle interactions. However even for small-scale plants the total number of particles by far exceeds currently available computing resources. In this work, a three-phase approach was applied to model fast bed CFBC riser, in which the gas phase and the inert particle phase are described in an Euler-trame while the reacting coal particles are tracked individually in a Lagrangian approach. A small pilot-plant unit feed with ash-rich Brazilian coal has been chosen as a study case. The combustion took place in a riser of 4m height and 0,1 m internal diameter, operating in the low-density regime. The chemical reactions in the system were those of the gas-phase homogeneous oxidation of the devolatilized components and the heterogeneous char combustion. The simulation results were in good agreement with experimental measurements for temperature and flue gas composition, hence the three-phase modeling showed to be a viable alternative to a more complete simulation of the CFBCs coal combustion process / Doutorado / Processos em Tecnologia Química / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Pablo Siqueira Meirelles, Douglas Eduardo Zampieri / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T23:03:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendes_AlexandreSchalch_D.pdf: 4157689 bytes, checksum: a667c356ec83b5bb7af3834db18db144 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo a aplicação da técnica conhecida como Hardware-in-the-Loop (HIL), para a avaliação do comportamento dinâmico de dois sistemas mecânicos não-lineares e assim verificar o desempenho da técnica nestes casos. O primeiro estudo consiste na avaliação de um componente, no caso uma engrenagem bi-partida, sujeito a contatos dinâmicos e impactos os quais são difíceis de serem modelados matematicamente. O segundo caso estudado consiste na avaliação de um amortecedor de vibrações torcionais do tipo elastomérico utilizado em motores de combustão interna, o qual apresenta não-linearidades de material, cujas propriedades variam em função da temperatura da borracha. Bancadas de testes distintas foram elaboradas para a avaliação dos dois componentes, tendo como entrada sinais de torques ou deslocamentos angulares gerados em tempo real por um código desenvolvido em ambiente MATLAB/SIMULINK e compilados para a simulação dos componentes através de uma placa controladora dSPACE. Nos estudos de HIL da engrenagem bi-partida, compararam-se os sinais de deslocamento angular medidos em um motor Diesel e na bancada de testes. Como conclusão verificou-se que os sinais obtidos na bancada foram muito próximos aos observados no motor. Já no caso do amortecedor, foram medidas as amplitudes das vibrações no cubo e anel do damper. Os deslocamentos angulares do cubo e anel foram comparados às amplitudes reais medidas em um motor no dinamômetro e, ao término do trabalho, verificou-se que as amplitudes obtidas do ensaio de HIL apresentaram boa correlação com os valores medidos no motor, alcançando-se dessa forma os objetivos propostos para esse trabalho / Abstract: The objective of this work is to apply the technique known as Hardware-in-the-Loop (HIL), to assess the dynamic behavior of two non-linear mechanical systems and to verify the performance of the technique in these cases. The first study is the evaluation of a component, in this case a pre-tensioned gear, subjected to dynamic contacts and impacts which are difficult to be modeled mathematically. The second study is to evaluate an elastomeric torsional vibration damper (TVD) used in internal combustion engines, which has non-linear material properties that depend on the rubber temperature. Different test benches were developed for the evaluation of these two components, with the input signals of torques or angular displacements in real time, generated by a code developed in MATLAB / SIMULINK and compiled for the simulation of the components via dSPACE controller board. In the study of the pre-tensioned gear, we compared the signals of angular displacements in a Diesel engine with the test bench values. In conclusion it was found that the signals from the tests were very similar to those observed in the engine. In the case of the damper, were measured the amplitude of vibration at the hub and ring of the TVD. The angular displacements of the hub and ring were compared to actual measurements on an engine in the dynamometer. At the end of this work, it was found that the obtained amplitudes from the HIL test showed good correlation with the values measured in the engine, achieving that way the proposed goals of this work / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Marcio Luiz de Souza-Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-02T09:25:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rabi_JoseAntonio_D.pdf: 7253159 bytes, checksum: 71c2f61bc874e3a5882585debfe4d689 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Nos últimos 25 anos, um modelo matemático abrangente e o correspondente programa computacional têm sido melhorados e testados para simular a operação em regime permanente de equipamentos de leito fluidizado. Apesar do sucesso, as trocas de calor por radiação têm sido tratadas de modo simplificado. Para temperaturas elevadas, a radiação térmica se toma um modo importante de troca de calor e o modelo original poderia gerar imprecisões acima das aceitáveis. Este trabalho procurou aprimorar o modelo para as trocas de calor por radiação entre as partículas aplicando o Método de Dois-Fluxos a um particulado polidisperso não-homogêneo em equilíbrio radiativo. Os gases foram considerados transparentes à radiação. As novas equações foram incorporadas ao programa de simulação, que foi testado contra a operação real de dois reatores de leito fluidizado: uma caldeira a carvão e um gaseificador a madeira. Resultados numéricos a partir da nova versão foram comparados com aqueles obtidos pela versão anterior do simulador e com dados experimentais reais. Atenção foi dada aos perfis de temperatura de cada sólido, às taxas de trocas de calor por radiação entre eles e a parâmetros de performance do equipamento. Melhorias relacionadas à incorporação do Modelo de Dois-Fluxos foram avaliadas e discutidas / Abstract: Over the last 25 years, a comprehensive mathematical model and its corresponding computational program has been continuously improved and tested to simulate steady-state operations of bubbling fluidized-bed equipments. Despite its success, the simulator has employed a simple approach for the radiative heat transfers. When high temperatures are achieved, thermal radiation becomes an important energy transfer mode and the original model could lead to deviations above acceptable levels. The purpose of the present work was to improve the model for the radiative heat transfers between alI particles by applying a Two-Flux Method to a nonhomogeneous polydispersed particulate media in radiative equilibrium. Gases were assumed transparent to thermal radiation. The new set of equations was incorporated to the simulation program, which was tested against real operation of two different fluidized-bed reactors: a coalfed boiler and a wood-fed gasifier. Numerical results from that new version were compared with those from the previous simulator version and also with real operational data. Special attention was paid to the temperature profiles of each solid, to the radiative heat transfer rates between them and to some equipment performance parameters. Improvements related to the incorporation of the Two-Flux Model were assessed and discussed. / Doutorado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Gustavo Paim Valença / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-02T20:47:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_JoaoBatistaOliveirados_D.pdf: 3998208 bytes, checksum: b7ea44bfacf83d3742a1d711c091d763 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A oxidação total do metano foi estudada sobre catalisadores de Pd/?-Al2O3 e Pd/ZrO2, que foram preparados por impregnação incipiente, usando-se PdCl2 ou Pd(NO3)como precursores. O tamanho médio dos cristalitos de Pd foi determinado por adsorção de H2, O2 e titulação do oxigênio adsorvido com H2 a 373 K. Houve concordância entre os resultados obtidos por adsorção e alguns desses foram também confirmados por difração de raios-x e microscopia eletrônica de transmissão. Os tamanhos médios dos cristalitos de Pd ficaram compreendidos entre 2,0 e 12,0 nm. A oxidação dos cristalitos de Pd foi estudada entre 300 e 800 K. Constatou-se que a oxidação da estrutura do Pd inicia-se acima de 373 K e a oxidação total do Pd ocorre próximo a 800 K, com a formação de PdO. Esse método foi utilizado para calcular a fração de átomos de Pd expostos e esses resultados foram semelhantes aos obtidos pelos métodos de adsorção. A cinética de oxidação total do CH4 foi estudada a 550 K e concluiu-se que essa reação é insensível à estrutura do catalisador. Além disso, observou-se que a taxa de reação é inibida pela H2O e CO2. A ordem de reação em relação a H2O é de -1 e -0,7 ou -2,1 para o CO2, dependendo da concentração desse gás. Para todos os catalisadores, a taxa de reação aumentou com o tempo de reação e o estado estacionário foi atingido após algumas horas. Esse fenômeno, chamado de período de ativação, foi atribuído a três fatores: o estado inicial da superfície do catalisador, ao grau de oxidação e a reestruturação dos cristalitos de Pd / Abstract: The complete oxidation of methane on Pd/?-Al2O3 and Pd/ZrO2 catalysts was studied in this work. The catalysts were prepared by incipient wetness impregnation of alumina or zirconia with aqueous Soll1tions of PdCl2 or Pd (NO3). The average Pd crystallite size was determined by irreversible adsorption of H2 or O2 and by titration of the adsorbed oxygen with H2 at 373 K. The average crystallite size obtained by adsorption or titration was similar to those obtained by x-ray diffraction or transmission electron microscopy. The average Pd crystallite size varied between 2.0 and 12.0 nm. The oxidation of the Pd was studied between 300 and 800 K. The oxidation of Pd begins above 373 K while the total oxidation of bulk Pd occurs around 800 K with the formation of PdO. This method was also used to measure the fraction of exposed Pd atoms. The resu1ts were similar to those obtained by adsorption of H2 or O2 and by titration. The turnover for the complete oxidation of CH4 was studied at 550 K. The TOR varied between 2.0 x 10-1.s-1 and 8.0 x 10-2.s-1 suggesting that the reaction is structure insensitive. In addition, the addition of H2O or CO2 inhibits the reaction. The order of reaction was -1 with respect to H2O and -0.7 or -2.1 with respect to CO2, depending on its concentration. For all the catalysts, the rate of reaction increased with time on stream and the steady-state rate was observed after about 10 hours. This phenomenon, called of activation period, was attributed to three factors: the initial state of the catalyst surface, on the degree of oxidation of Pd and the restructuring of the Pd surface / Doutorado / Doutor em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:05:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2542_1.pdf: 4343787 bytes, checksum: 09cab5e479daf17dba337fa676c80255 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A remediação dos efluentes líquidos orgânicos oriundos dos processos da indústria química e Petroquímica é de suma importância para a redução dos impactos ambientais e a proteção da saúde humana. O presente trabalho de pesquisa apresenta um novo e moderno processo de tratamento por oxidação termoquímica em fase aquosa por contato direto, visando a degradação de compostos orgânnicos da família dos fenóis. Procurou-se reduzir as desvantagens encontradas com os processos convencionais que operam a pressões elevadas (5-15 MPa) e tempos de residência longos (acima de 1h). O processo de tratamento proposto envolve o uso da combustão de gás natural como fonte geradora de radicais livres hidroxila que juntamente com o oxigênio molecular residual da combustão, migram para a fase líquida promovendo a oxidação avançada dos poluentes orgânicos. Os estudos desenvolvidos contemplaram uma análise teórico-computacional da dinâmica do reator usando a técnica de fluidodinâmica computacional (CFD), além dos estudos experimentais na planta piloto, visando a validação e otimização das condições operacionais do processo. Os estudos decorrentes da fluidodinâmica computacional foram realizados com o uso do software comercial FluentTM, apresentando resultados satisfatórios na predição do comprimento da chama, dos perfis de temperatura dos gases ao longo do reator e da concentração dos radicais hidroxila envolvidos na combustão. Foi evidenciado que a natureza do fluido combustível (metano e gás natural) não apresenta forte influência na distribuição da temperatura, porém, interfere sensivelmente na formação e distribuição dos radicais hidroxilas na parede do reator. Os aumentos da vazão de combustível, em razões estequiométricas, e nas condições de operação, não apresentaram efeitos significativos na distribuição da temperatura ao longo do reator. Todavia a razão combustível/comburente teve uma forte influência na formação da chama, diminuindo as zonas de altas temperaturas e as deslocando para a região superior do reator. Foi estudado o comportamento do escoamento do líquido ao longo da ranhura helicoidal utilizando também a fluidodinâmica computacional, mostrando que a fase líquida transborda da ranhura molhando a parede do reator. Os ensaios experimentais realizados na planta piloto validaram de forma qualitativa as distribuições térmicas da fase gasosa e a hidrodinâmica da fase líquida preestabelecidas pelos estudos de simulação por via de CFD, além de mostrar que a taxa de evaporação do processo se manteve abaixo do 5%, onde a temperatura da fase líquida alcançou temperaturas inferiores a 70°C na saída do reator. Foram identificadas as faixas de melhores condições de operação do processo, 4 m3/h de gás natural e excesso de ar de 40%