Neste trabalho estudou-se a modelagem termodinâmica do equilíbrio de fases de sistemas aquosos bifásicos formados por um polímero neutro, especificamente o poli(etileno glicol), e um sal. O modelo implementado é baseado na equação de Pitzer para soluções de eletrólitos, dele diferindo ao considerar a influência das propriedades do polímero no cálculo da constante dielétrica e da densidade do meio, presentes no cálculo do termo relativo às interações de longo alcance da energia de Gibbs excedente. Além disso, procurou-se também considerar a dependência dos parâmetros relativos ao polímero com respeito ao tamanho de sua cadeia. Dados experimentais obtidos da literatura foram utilizados para a obtenção dos parâmetros ajustáveis do modelo, em cuja implementação foi utilizada a linguagem FORTRAN. A alteração nas propriedades do meio modificou o estado de equilíbrio calculado, fato que pôde ser observado por meio da análise de fatores como o desvio entre a composição calculada pelos modelos e os valores experimentais em cada fase e a inclinação da linha de amarração. Em alguns sistemas o desempenho do modelo modificado foi superior nesses parâmetros, mas em termos gerais a modificação no cálculo da constante dielétrica e da densidade não resultou em melhora no cálculo do equilíbrio de fases, por vezes piorando-o, de modo que investigações específicas sobre o termo de longo alcance foram conduzidas para verificar a razão deste comportamento. A inclusão de parâmetros ternários aumentou a capacidade de correlação de ambos os modelos. No que diz respeito à possibilidade de correlação dos parâmetros de interação como função do tamanho da cadeia polimérica, que poderia levar a um modelo preditivo, observou-se que somente para tamanhos grandes de cadeia foi possível estabelecer uma dependência direta e inequívoca. / The thermodynamic modeling of phase equilibrium in aqueous two phase systems containing the neutral polymer poly(ethylene glycol) and a salt was studied in this work. The implemented model is based on the Pitzer equation for electrolytes solutions, modified in order to account for the influence of polymer properties in both the medium dielectric constant and the medium density, values which are present in long range term of the excess Gibbs energy. The dependence of the adjustable parameters on the polymer molecule size was also investigated. Experimental data from literature were used to obtain the adjustable parameters of the model, in whose implementation the FORTRAN computer language was used. The changes introduced into the long range term resulted in a shift of the calculated equilibrium compositions, which could be observed by analyzing the deviation between calculated and experimental compositions and tie-line slopes. For some systems the performance of the modified model was superior, but in most cases the changes introduced did not result in a significant improvement in phase equilibrium calculations, and even worsened them. Specific investigations on the long range term were carried out to verify the reason for such behavior. The insertion of ternary parameters increased the correlation capacity of both models. Concerning the hypothesis that the interaction parameters can be directly related to the polymer chain size, which might eventually lead to a predictive model, it was noticed that a direct dependency holds only for larger chain sizes.

Este trabalho tem como objetivo analisar a tecnologia do ciclo refrigerante misto para obtenção de gás natural liquefeito (GNL). Nessa tecnologia, o GNL é obtido por meio do seu resfriamento através de um ciclo de refrigeração, cujo fluido refrigerante é formado por uma mistura de diversos componentes. O ciclo de refrigeração é usado para resfriar a corrente de gás natural até as condições criogênicas por meio de um trocador de calor. A determinação da composição ótima dessa mistura de refrigerantes é de suma importância para a correta e eficiente operação da planta. O modelo termodinâmico para o cálculo de equilíbrio de fases dos componentes da mistura refrigerante é o baseado na Lei de Raoult, válido para misturas e soluções ideais. Inicialmente, revisam-se os conceitos de refrigerantes mistos, curvas compostas e o ponto de pinça (pinch point), utilizados na implementação da solução computacional. A aplicação dos modelos de gás e solução ideal influencia nos resultados, mas, não obstante, produz bons resultados como os obtidos no presente trabalho. A operação eficiente do ciclo depende, sobretudo, de três parâmetros principais, quais sejam: vazão da mistura refrigerante, razão de pressões alta e baixa do ciclo de refrigeração e composição da mistura refrigerante. Da análise dos resultados obtidos conclui-se que a alteração nas proporções da composição do refrigerante muda significativamente a forma das curvas composta quente e composta fria, quando comparados à alteração dos níveis de pressão e da vazão do ciclo refrigerante. Entretanto, a operacionalização do ciclo somente ocorre se um dado conjunto de valores daqueles parâmetros satisfaça uma determinada diferença mínima de temperatura, ou ponto de pinça, entre as curvas composta quente e composta fria dentro do trocador de calor. Assim, a operação eficiente do ciclo de refrigeração requer a otimização daqueles três parâmetros operacionais. / This work has the objective of analyzing the technology of mixed refrigerant cycle for obtaining liquefied natural gas (LNG). In that technology, the liquefied natural gas is obtained by means of cooling through a refrigeration cycle, whose fluid refrigerant is formed by a mixture of various components. The refrigeration cycle is used to cool the natural gas stream to cryogenic condition with the use of a heat exchanger. The determination of the optimal composition of this refrigerant mixture is very important for the correct and efficient operation of the plant. The thermodynamic model for the equilibrium phase calculation of the refrigerant mixture is based on the Law of Raoult, which is valid for ideal mixtures and solutions. Initially, the concepts of refrigerant mixture, composite curves and pinch point used in the implementation of the numerical solution were reviewed. The application of ideal-gas and ideal-solution models has influence on the results. Nevertheless, it produces good results as those obtained in the present work. The efficient operation of the cycle depends essentially of three key parameters, which are: refrigerant flow rate, the ratio of high to low pressures of the refrigerant cycle and the mixed refrigerant composition. The results indicated that the composition variation of the refrigerant changes significantly the shape of hot and cold composite curves in comparison to the modification in the pressure levels and the refrigerant flow rate of the refrigerant cycle. However, the process will operate only if a given set of values of those parameters satisfies a minimum temperature difference, or pinch point, between the hot and cold composite curves within the heat exchanger. Thus, the efficient operation of the refrigerant cycle requires the optimization of those three operational parameters.

O CVM - Cluster Variation Method, ou Método Variacional de Clusters é um método para cálculos termodinâmicos, baseado na aproximação de campo médio para a energia livre. Em sua concepção original, o CVM dispõe apenas de contribuições configuracionais. A proposta do presente trabalho é neste sentido aprimorar o método com a incorporação de outras componentes à energia livre. Acreditamos que as contribuições volumétricas, tanto dilatacionais quanto vibracionais, são de grande importância, e estas contribuições à energia livre foram aqui adicionadas ao método. Outro objetivo do presente trabalho foi verificar se esta abordagem solucionaria o problema da escala de temperaturas de cálculos ab initio aliados ao CVM. Nestes cálculos, a escala de temperaturas dos diagramas de fases geralmente é duas a três vezes maior que o verificado experimentalmente ou, equivalentemente, que os resultados CVM a partir de dados experimentais. Um novo algoritmo de minimização foi deste modo proposto para levar em conta os efeitos vibracionais e a inclusão do volume como variável. O algoritmo é baseado no NIM (Natural Iteration Method), que é utilizado para a minimização no caso configuracional. Um método para os cálculos vibracionais foi elaborado a partir do modelo de Debye-Grüneisen, com considerações adicionais elásticas, adaptado para sistemas multicomponentes (isto é, ligas). O modelo é baseado naquele desenvolvido por Anderson, quando existem dados ab initio de constantes elásticas, ou Moruzzi-Janak-Schwarz caso contrário. Em cálculos ab initio é possível determinar as constantes elásticas de cada estrutura considerada. Com estes dados, a temperatura de Debye e o módulo de volume a 0K são determinados com maior precisão. Dados de primeiros princípios relativos a energias de coesão/formação em função do volume para o sistema prototípico Fe-Al CCC (ferro-alumínio cúbico de corpo centrado) foram utilizados como exemplo para a obtenção de parâmetros para o modelo. / The Cluster Variation Method (CVM), used in thermodynamical calculations, is based in the mean-field approximation to the free energy. The CVM was originally devised to treat configurational-only cases. The scope of the present work is to enhance the method's capabilities, introducing other free energy components. The volumetric contributions, either dilatacional or vibrational, are believed to be of great importance, and are therefore incorporated here in the method. Another aim is to verify whether this approach would solve the temperature range calculated with CVM using ab initio data. In this kind of calculation, the phase diagram temperature range is usually twice or three times as large as experimentally verified or, equivalently, as the ones obtained in CVM calculations using experimental data. Therefore, a new minimisation algorithm was proposed to handle with the vibrational effects and the volume as a variable. The algorithm is based on the NIM (Natural Iteration Method), which is used for the minimization in the configurational case. The Debye-Grüneisen approximation has been adapted, with elastical considerations, for multicomponent systems (i.e., alloys). The method is based on Anderson model, when ab initio elastic constants are available, or on Moruzzi-Janak-Schwarz model otherwise. In ab initio calculations it is possible to determine the elastic constants for each structure considered. Using these data, Debye temperature and bulk modulus at 0K are determined with greater accuracy. First-principles cohesion/formation energies in function of volume for the b.c.c. Fe-Al (body-centered cubic iron-aluminum) system were used as an example to derive parameters to the model.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:59:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael Delapria Dias dos Santos.pdf: 2297120 bytes, checksum: 04e316aa171e15e739a16d82397c2a60 (MD5) Previous issue date: 2014-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work has accomplished thermodynamic, thermoeconomic and economical analyses of the cogeneration of an industrial power plant in a sugar-alcohol factory. Four situations are analyzed. In the first case, the factory produces electricity for its own consumption (its plant is already amortized). In the second case, which is considered hypothetical, it was simulated a power plant consuming the same quantity of bagasse, however, with the purchase of a medium pressure turbine, generating 2 MW surplus for sale. The third case considers the use of all the bagasse that is produced during the harvest in order to generate electric power. It is observed the acquisition of a high pressure cauldron and an extraction-condensation turbine. In this simulation, it is obtained 29 MW of electricity surplus. At last, the fourth case considers a high pressure cauldron, an extraction-condensation turbine and a counter pressure turbine in order to generate electric power, producing approximately 35, 2 MW surplus, facing the quantity of bagasse currently produced. However, in this simulation, only the bagasse from the harvest was used, remaining some quantity for sale after the harvest. Facing the facts, it is possible to implement a thermal power station, however, as noted, the existing risk is associated to the lack of policy capable to stimulate the sale of electric power via alternative sources of energy. / Esta pesquisa realizou análises termodinâmicas, termoeconômicas e econômicas do sistema de cogeração de uma planta industrial em uma usina do setor sucroalcooleiro. São analisadas quatro situações. O primeiro caso produz eletricidade somente para o consumo próprio (com sua planta já amortizada). O segundo caso é hipotético nele foi simulado uma planta consumindo a mesma quantidade de bagaço, porém, com a compra de uma turbina de média pressão, gerando 2 MW excedentes para venda. O terceiro caso considera que todo o bagaço produzido seja utilizado durante o período de safra para geração de energia elétrica, observa-se que foi adquirida uma caldeira de alta pressão e uma turbina de extração-condensação, nesta simulação obtém-se 29 MW de eletricidade excedente, por fim, o quarto caso, considera uma caldeira de alta pressão, uma turbina de extração-condensação e uma de contrapressão para geração de energia elétrica, neste caso produz-se aproximadamente 35,2 MW excedente, diante da quantidade de bagaço produzida atualmente, contudo nesta simulação utilizou-se o bagaço durante o período de safra, havendo ainda a sobra de bagaço para venda pós-safra. Diante disso, foi observado que é viável a implantação de uma termelétrica, porém, como denotado o risco existente está associado à falta de uma política capaz de incentivar a venda de energia elétrica por fontes de energia alternativa.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-25T19:38:55Z No. of bitstreams: 1 izabelatalitadesales.pdf: 2502791 bytes, checksum: 3618911906870c6fe7742fdf73942d7f (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-26T13:09:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 izabelatalitadesales.pdf: 2502791 bytes, checksum: 3618911906870c6fe7742fdf73942d7f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-26T13:09:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 izabelatalitadesales.pdf: 2502791 bytes, checksum: 3618911906870c6fe7742fdf73942d7f (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / O presente trabalho apresenta a descrição do desenvolvimento e aplicação de uma Sequencia Didática abordando tópicos de Termodinâmica. O estudo foi realizado com duas turmas do 2ª ano do Ensino Médio de uma escola estadual localizada no município de Juiz de Fora, Minas Gerais. A Sequência Didática foi elaborada baseada nos aspectos teóricos da Aprendizagem Significativa de David Ausubel. Utilizamos a Taxonomia de Bloom como instrumento na identificação e declaração dos objetivos mobilizados no desenvolvimento cognitivo do aluno, servindo de norteador em nosso planejamento de todo o processo de ensino. A Sequência Didática incorpora atividades investigativas experimentais, textos relacionando Física com fatos cotidianos, análises e interpretação de diversas formas de linguagens visando alcançar dimensões cognitivas mais altas. A análise das atividades ao longo da aplicação da Sequencia Didática mostrou bons resultados: os alunos manifestaram maior interesse e motivação em aprender, tornando-se mais participativos e ativos em sua aprendizagem. Concluímos que a diversidade de atividades desenvolvidas durante o processo de ensino, especialmente as experimentais e em grupo, possibilita o alcance dos processos cognitivos mais altos. / The present work is an account of the application of a Didactic Sequence addressing topics of Thermodynamics. The study was carried out with two High School classes of a public state school located in the city of Juiz de Fora, Minas Gerais. The Didactic Sequence was elaborated based on the theoretical framework of the Meaningful Learning of David Ausubel. We used Bloom's Taxonomy as an instrument in the identification and declaration of the objectives mobilized in the student's cognitive development, serving as a guide in our planning of the whole teaching process. The Didactic Sequence incorporates experimental investigative activities, texts relating physics with everyday phenomena, analysis and interpretation of various forms of languages in order to reach higher complex cognitive dimensions. The analysis of the activities along the application of the Didactic Sequence showed good results: the students expressed greater interest and motivation in learning, becoming more participative and active in their learning. We conclude that the diversity of activities developed during the teaching process, especially the experimental ones and group work, is more likely to enable higher cognitive processes to be achieved.

rOrientador: Martin Azna / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T13:28:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaJunior_JulioLopesda_M.pdf: 4182616 bytes, checksum: 6423419dacba1304ffd5dce09c359c97 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O 2,5-dimetilfurano (DMF) é um biocombustível promissor que pode ser produzido a partir da desidratação da frutose por catálise ácida em um reator bifásico. Para o projeto, operação e otimização do processo de produção do DMF são indispensáveis dados de equilíbrio de fases, visando as etapas de separação e purificação, bem como dados de propriedades termofísicas dos componentes envolvidos, úteis no cálculo das propriedades de transporte. Entretanto, dados de equilíbrio líquido-líquido (ELL) envolvendo o DMF são, até o momento, inexistentes na literatura. Este trabalho teve como objetivo principal determinar experimentalmente dados de ELL de sistemas ternários água + DMF + solventes presentes nas etapas de separação do processo de produção do DMF em reator bifásico, bem como desenvolver a metodologia analítica mais apropriada. Foram usados como solventes 1-butanol, 2-butanol e 1- hexanol e as linhas de amarração foram obtidas nas temperaturas de 25°C e 40°C, a pressão atmosférica de aproximadamente 95,0 kPa. Três técnicas analíticas foram testadas: 1) densimetria e refratometria, 2) cromatografia gasosa com padronização interna e 3) cromatografia gasosa com titulação volumétrica de Karl Fischer, sendo empregada esta última metodologia na determinação da composição das fases em equilíbrio. O ELL do sistema ternário acetato de etila + 1-butanol + água a 20°C foi determinado e comparado com dados disponíveis na literatura para validação da metodologia analítica. Os resultados mostram que os sistemas estudados apresentam regiões de grande imiscibilidade e altos valores de seletividade para o DMF; portanto, estes álcoois foram considerados bons solventes para aplicação no processo de produção do DMF. Fez parte ainda dos objetivos do trabalho determinar as propriedades densidade, índice de refração e viscosidade do DMF puro, obtidos usando um densímetro de tubo em U vibrante, um refratômetro e um viscosímetro de bola em queda, respectivamente, em uma faixa de temperatura entre 15 e 60°C. Os dados de ELL obtidos foram satisfatoriamente correlacionados com o modelo NRTL para o cálculo do coeficiente de atividade, com desvio médio quadrático na composição menor que 2% para todos os sistemas; novos parâmetros de interação binária foram determinados nesta correlação. A qualidade dos dados experimentais foi verificada pelas equações de Bachman e Othmer-Tobias, que mostraram um coeficiente de correlação R2> 0,97 em todos os casos / Abstract: 2,5-Dimethylfuran (DMF) is a promising biofuel that can be produced by dehydration of fructose by acid catalysis in a biphasic reactor. For the design, operation and optimization of DMF production process, phase equilibrium data are necessary, aiming the separation and purification steps, as well as thermophysical properties of the involved compounds, useful in the calculation of transport properties. However, liquid-liquid equilibrium (LLE) data of systems including DMF are not available in the literature at the present time. The main objective of this work was to determine experimentally LLE data of ternary systems water + DMF + solvents present in the separation steps of DMF production process in biphasic reactor, as well to develop the most suitable analytical methodology. 1-Butanol, 2-butanol and 1-hexanol were used as solvents and the tie-lines were determined at 25°C and 40°C and at atmospheric pressure of about 95.0 kPa. Three analytical techniques were tested: 1) densimetry and refractometry, 2) gas chromatography with internal standard method and 3) gas chromatography combined with Karl Fischer volumetric titration, the latter used in the equilibrium phases composition determination. LLE data of ternary system ethyl acetate + 1-butanol + water at 20°C was determined and compared with those available in the literature for validation of the analytical methodology. The results show that the studied systems have large immiscibility region and high selectivity values for the DMF; therefore, these alcohols are considered good solvents for application in DMF process production. Also, new measurements of pure DMF density, refractive index and viscosity were performed, obtained by using a vibrating U-tube densimeter, a refractometer and a falling ball viscometer, respectively, in the temperature range 15 to 60°C. The obtained LLE data were satisfactorily correlated with the NRTL model for the activity coefficient calculation, with root mean square deviation in composition less than 2% for all systems; new binary interaction parameters were determined in this correlation. The quality of the experimental data was ascertained by Bachman and Othmer-Tobias equations, with a correlation coefficient R2 > 0.97 for all cases / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ramirez Londono, Antonio Jose / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T16:20:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodriguezFernandez_Johnnatan_D.pdf: 160902949 bytes, checksum: 4744bcf4bff982b6d8a31d0ccb36ea63 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho foram realizadas juntas soldadas dissimilares de aço ASTM A516 Gr 60 e da liga de Ni 625, com 6,6 mm de espessura, empregando o processo de soldagem por atrito com pino não consumível (SAPNC) conhecida em inglês como Friction Stir Welding (FSW). Juntas consolidadas foram obtidas com os parâmetros de soldagem de 300 rpm, 100 mm.min-1, 30 kN de força axial e o deslocamento tangencial (DT) de +2,0 mm. Dentre os parâmetros estudados encontrou-se que velocidades de rotação superiores de 300 rpm apresentaram um incremento dos defeitos volumétricos (vazios) e para velocidades menores de 300 rpm, observou-se uma relação entre a oscilação da ferramenta e o incremento das forças axiais. A avaliação da microestrutura foi realizada por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura e transmissão, espectroscopia de raios X dispersiva em energia (XEDS) e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). Foi possível estudar a evolução microestrutural e entender as transformações de fases e mecanismos de recuperação e recristalização após o processo de SAPNC. No aço A516, o mecanismo de rearranjo e eliminação de defeitos cristalinos foi por recristalização dinâmica contínua e na liga de Ni observou-se que durante o processo ocorre recristalização dinâmica contínua e descontínua. Na interface entre o aço A516 e a liga Ni 625, com um tamanho de 2 ?m, foi observada a presença de precipitados do tipo NbC o que sugere que estes precipitados foram arrastrados desde a zona misturada. As simulações termodinâmicas dos precipitados durante o processo de soldagem encontram-se de acordo com as observações microestruturais. A análise mostrou texturas de cisalhamento simples em todas as regiões afetadas pela deformação durante o processo de soldagem. Além disso, foi possível determinar por meio das figuras de polo, as rotações das células cristalinas para atingir as orientações cristalográficas finais observadas na junta soldada a partir do estado inicial do material de base / Abstract: Dissimilar 6 mm thick butt joints of steel ASTM A516 Gr 60 and Ni-based alloy 625, were produced by friction stir welding (FSW). Fully consolidated joints were produced using rotational speed of 300 rpm, travel speed of 100 mm.min-1, tangent offset of 2.0 mm, and axial force of 30 kN. Among the parameters studied, it was found that rotational speeds higher than 300 rpm promoted an increase on the macro-voids size. On the other hand, rotational speeds lower than 300 rpm resulted on an undesirable and correlated tool and axial force oscillation. Microstructural characterization was performed using optical microscopy, scanning and transmission electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy (XEDS), and electron backscattering diffraction (EBSD). The microstructural evolution, phase transformations, and recovery and recrystallization mechanisms associated to the FSW process were investigated. In the steel A516, continuous dynamic recrystallization characterized by the rearrange and elimination of crystalline defects was identified as the main softening mechanism. In the Ni-based alloy, continuous and discontinuous dynamic recrystallization were the main mechanisms observed, with bulging of the original grain boundaries and progressive subgrain rotation. The NbC precipitates observed at the interface between the steel and the Ni-based alloy are thought to have been dragged from the Nibased alloy stir zone. Thermodynamic/kinetic simulations are in agreement with the above mentioned microstructural observation. The micro-texture analysis showed simple shear textures in all the welding zones affected by deformation during FSW. In addition, it was possible to determine the average crystalline cells rotations undergone by the base material to reach preferential orientations on the stir zone / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Maria Alvina Krähenbühl, Antonio José de Almeida Meirelles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T14:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Falleiro_RafaelMauricioMatricarde_D.pdf: 3711901 bytes, checksum: 63d1fa258a93673deab7ea40c5ebf7d8 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O presente trabalho visa determinar dados de equilíbrio líquido-vapor (ELV) de sistemas binários de ácidos graxos com ésteres etílicos através da calorimetria exploratória diferencial (Differential Scanning Calorimetry - DSC). Essa é uma técnica analítica de grande precisão que envolve métodos de análises térmicas amplamente usadas no estudo de transições físicas, apresentando algumas vantagens em relação às técnicas convencionais (ebuliometria), em que se destacam: o menor tempo de operação e a utilização de pequenas quantidades de amostra. O preço elevado dos compostos graxos tornou-os inapropriados de serem estudados neste trabalho através de técnicas convencionais, pois a quantidade necessária de reagente ultrapassa os 100 g. Este fato levou a busca por um método alternativo (DSC) capaz de obter dados de ELV de sistemas binários até então inéditos na literatura especializada. A metodologia baseada no método da pressão total foi eficaz para a determinação da temperatura de ebulição de compostos graxos, cuja pressão de vapor foi investigada entre 10 e 70 mmHg, enquanto que os sistemas binários foram medidos a 20 mmHg, utilizando-se de quantidades muito pequenas de amostra (4,0 a 6,0 mg). Para todos os sistemas propostos foram preparadas amostras em diferentes concentrações, cuja fração molar do componente mais volátil variou em 0,1 abrangendo todo o intervalo entre 0 e 1. A modelagem termodinâmica permitiu a determinação dos parâmetros de interação binária de modelos convencionais utilizados para descrever a não idealidade da fase líquida, pois eles são necessários para o projeto de equipamentos para a produção de biodieseis e essenciais para aperfeiçoar os processos de purificação / Abstract: This study aims to determine vapor-liquid equilibrium (VLE) data of binary systems of fatty acid and ethyl esters by differential scanning calorimetry (DSC). This is a highly accurate analytical technique that involves thermal analysis methods used extensively in the study of physical transitions. DSC has some advantages over conventional techniques (ebulliometry) like shorter time and use of small amounts of sample. The high price of fatty compounds made them unsuitable to be studied by conventional techniques, since the required amount of reagent is higher than 100 g. This fact resulted to a search for an alternative method (DSC) able to get data for VLE binary systems thitherto unprecedented in the literature. The methodology based in the total pressure method was effective for determining the boiling temperature of the fatty compounds. The vapor pressure was investigated between 10 and 70 mmHg, while the binary systems were measured at 20 mmHg, using very small sample amounts (4.0 to 6.0 mg). For all the systems proposed, samples were prepared at different concentrations whose molar fraction of the more volatile component varied 0.1 spanning the range 0 to 1. The thermodynamic modeling allowed the determination of binary interaction parameters of conventional models used to describe the non-ideality of the liquid phase. These data are necessary for the design of equipment for the biodiesels production and essential to improve the purification process / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Jorge Isaías Llagostera Beltrán / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:08:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GuarineloJunior_FlavioFernando_D.pdf: 112586941 bytes, checksum: 8ca74b9cc6e907dc47ec88f2c901a8b1 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O atendimento da demanda crescente de eletricidade, associado à necessidade do cumprimento de metas de emissões de gases causadores do aquecimento global, será um grande desafio ao setor elétrico nas próximas décadas. A geração de eletricidade ainda necessitará de combustíveis fosseis por muitos anos e a busca por eficiência energética nos processos térmicos que envolvem as usinas termoelétricas será determinante ao cumprimento das metas de emissões. Neste contexto, o ciclo combinado tem sido apresentado como a tecnologia mais eficiente e com o menor impacto ambiental quando se considera o uso de combustíveis fósseis na geração de eletricidade. Possui curtos prazos de instalação e custos relativamente baixos em comparação às outras tecnologias, quer façam uso de fontes renováveis ou não, e tem passado por processos de evolução tecnológica que permitem eficiências de até 62%. Mesmo que apresente características tão favoráveis, o desempenho do ciclo combinado é uma tecnologia sensível quando passa a operar em condições ambiente diferentes daquelas especificadas em projeto. A análise do comportamento do desempenho nestas condições é de extrema importância para fins de avaliação da viabilidade técnica e econômica do ciclo no local a ser instalado e é o tema central deste trabalho. Portanto, a proposta deste trabalho é analisar termodinamicamente a operação do ciclo combinado operando em condições fora-de-projeto (off design) através do desenvolvimento de um sistema de equações não lineares que representam os balanços de massa e energia de cada componente e as relações entre si. O conjunto de equações do modelo analítico é resolvido através de uma ferramenta computacional comercialmente disponível, a qual permite a definição de variáveis independentes e das restrições necessárias a uma solução objetiva. A lógica empregada na solução do conjunto de equações define uma relação direta entre as mesmas através da redução do grau de liberdade de uma determinada variável. A modelagem analítica revelou ser uma ferramenta importante na investigação do comportamento do desempenho do ciclo como um todo e a dependência termodinâmica entre os seus componentes / Abstract: The worldwide growing demand for electricity associated with global warming issues is becoming a great challenge to the electric sector for the next decades. As the power generation still depends on the fossils fuels as main source, the combined cycle is further recognized for its better environmental performance in mitigating air pollution and by reducing the global warming effects. Based on this perspective, the combined cycle has been presented as the most efficient technology, by providing advantages due to its smaller environmental impact when considering the use of fossils fuels in power generation. It is characterized by its low capital cost and short construction lead time in comparison with other technologies, whatever type of renewable fuel is being used or not, it has been experiencing a technological evolution that boost its overall efficiencies to more than 62%. Even though it has been presented with such favorable characteristics, the overall efficiency of the combined cycle is very sensitive to environmental conditions as well as running from the base load. By analyzing all thermodynamic parameters in the combined cycle under off - design conditions it can provide a better understanding in order to develop a technical and economical feasibility and it is the core issue of this work. Therefore, the proposal of this work aims to develop a system of non linear equations that represent the mass and energy balances of all component and the thermodynamic relationships among them. The group of equations of the analytical model is solved through a computational tool, commercially available, which allows the definition of independent variables and all constraint needs to reach a target solution. The logic employed in solving the system of equations defines a direct relationship among each combined cycle's component through the reduction of the degree of freedom of a certain variable. The analytical modeling revealed to be an important tool in the investigation of the combined cycle operation behavior as a whole and the thermodynamic dependence among all components / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Alvina Krahenbuhl / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T13:24:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mafra_MarcosRogerio_D.pdf: 5218448 bytes, checksum: 82785bbe534f8328a5b2d6c5c2a8c306 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O estudo dos fenômenos físico-químicos presentes nos processos químicos industriais é de extrema relevância, desde o projeto ata a operação das unidades que compõem a planta. Dentre as etapas do processo, a separação e purificação costumam concentrar os maiores custos do projeto. Um importante segmento da indústria petroquímica é a produção de fenol, empregando na fabricação de resinas. Nesse processo duas colunas de destilação e um decantador são responsáveis pela purificação do fenol e recuperação da matéria-prima (cumeno). O equilíbrio de fases é um dos fenômenos mais importantes dessas unidades, havendo a possibilidade de ocorrer em alguns pratos o equilíbrio trifásico (LLV). Embora termodinamicamente possível, as tentativas de descrever essa forma de equilíbrio, utilizando dados exclusivamente bifásicos (LL /ou LV), não apresentam bons resultados. Este trabalho teve como objetivo o estudo termodinâmico do equilíbrio líquido-líquido e líquido-vapor na região próxima ao equilíbrio líquido-líquido-vapor de sistemas que compõem as etapas de separação do processo de produção fenol (água, acetona, 'alfa¿-metil estireno, cumeno e fenol), de forma a contribuir com o estudo do equilíbrio trifásico, presente nesse processo. Foram obtidos dados isotérmicos de equilíbrio líquido-líquido a 50 e ¿60 GRAUS¿C e dados isobáricos de equilíbrio líquido-vapor à 760 mmHg... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Studies concerning physical and chemical phenomena are very important for the chemical industry, form the early stages of design up to full plant operation. Among the many units that make up a chemical plant, the last steps of separation and purification stands as the most expensive. Phenol, used to produce resins as well as other products, is an important feedstock to petrochemical industries. Two distillations columns and one decanter are used to purify phenol and separate cumene in the phenol production process, in which phase equilibrium plays an important role. In a tray distillation tower, one may find two liquid phases and one vapor phase in equilibrium (VLLE). Although possible, attempts to describe this equilibrium condition from two phase equilibrium conditions, either liqui-liquid (LLE) or vapor-liquid (VLE), haven¿t succeed. The objective of this work was to study the LLE and VLE of systems comprising components of the phenol production process, i.e., water, acetone, cumene, phenol and 'alfa¿-methyl styrene, at conditions close to the liquid-liquid-vapor equilibrium. Equilibrium data were successfully obtained at ¿50 DEGREES¿C and ¿60 DEGREES¿C and at 760 mmHg for a variety of compositions. Unfortunately data at high acetone contents could not be obtained due to the high pressure generated in the experimental apparatus... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química