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Análise da transferência simultânea de calor e massa nos processos de absorção de vapor em soluções binárias via GITT

Silva, Frank Werley Xavier da 30 July 2010 (has links)
Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1904620 bytes, checksum: 13a823522316cba8691ca5d7abac9d7f (MD5) Previous issue date: 2010-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The simultaneous heat and mass transfer phenomenon presents on the absorbers of the absorption refrigeration machine was studied by Generalized Integral Transform Technique GITT, for three practical interest cases with growing degree of difficulty in your mathematical formulation. The two first occur over an inclined flat plane with laminar flow regime. It is considered the fully developed flow and obtained the explicit velocity profile with constant thickness film. The adiabatic and isothermal wall is analyzed. The third case, that represent a real condition of operation occur over external surface of a single tube. It models the falling film on a tube where the thickness of the film varies along the perimeter. The phenomenon studied, classified like diffusion problem coupled, presents a strong couplement on the liquid-vapor interface and so, the energy and concentration equations are simultaneously solved. The solutions are obtained from two auxiliary eigenvalues problems for concentration and energy problems. Following the GITT formalism, a hybrid analyticnumerical solution to the potentials is described. Results of practical interest are found such as Sherwood and Nusselt numbers, mass flux in the interface and average potentials. / O fenômeno da transferência simultânea de calor e massa presente nos absorvedores das máquinas de refrigeração por absorção foi estudado pela Técnica da Transformada Integral Generalizada, do inglês Generalized Integral Transform Technique GITT, para três casos de interesse prático com crescente grau de dificuldade em sua formulação matemática. Os dois primeiros se referem a uma placa plana inclinada com escoamento em regime laminar, com perfil de velocidades conhecido e com a espessura da película constante ao longo do escoamento. Esta situação é examinada para as condições limites: parede adiabática e parede isotérmica. O terceiro caso, mais próximo da condição real de operação, modela o escoamento sobre um tubo onde a espessura da película varia ao longo do perímetro. O fenômeno, classificado como problema de difusão acoplado, apresenta um forte acoplamento na interface líquido-vapor e com isso as equações que representam as distribuições de energia e concentração da película líquida durante o escoamento, não podem ser solucionadas separadamente. A solução é construída com base em dois problemas auxiliares: um para a energia e outro para a concentração. Seguindo o formalismo da GITT, os potenciais são obtidos de forma híbrida analítico-numérico. Resultados de interesse práticos são obtidos como números de Sherwood e de Nusselt, bem como o fluxo de massa na interface e os potenciais médios.
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The development of an empirical mass transfer relationship for the extraction of copper ions in a carrier facilitated tubular supported liquid membrane system

Makaka, Siphokazi January 2011 (has links)
Thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree Master of Technology: Chemical Engineering in the Faculty of Engineering at the Cape Peninsula University of Technology 2011 / Treatment of waste material from mining and mineral processing is gaining increasing importance as a result of the increasing demand for high purity products and environmental concerns. Supported liquid membranes (SLMs) have been proposed as a new technology for the selective removal of metal ions from a solution. This technology can be described as the simultaneous extraction and stripping operation, combined in a continuous single process unit. Theoretically, the rate of mass transfer through SLM systems could be controlled by three resistances, namely: · Resistance through the feed-side · Resistance through the strip-side laminar layers; and · Diffusion through the membrane. It has been reported that transport resistance in the feed-side laminar layer is controlling. (Srisurichan et al, 2005:186). The objective of this research was to extract copper ions in a TSLM system, evaluate the effect of the feed characteristics on the feed-side laminar layer and determine a relationship between the applicable dimensionless numbers, i.e. Sherwood, Schmidt and Reynolds numbers. A Counter-current, double pipe Perspex bench-scale reactor, consisting of a single hydrophobic PVDF tubular membrane mounted vertically within, was used for the test work. The membrane was impregnated with LIX 984N-C and became the support for this organic transport medium. Dilute Copper solution passed through the centre pipe and sulphuric acid, as a strippant, passed through the shell side. In this test work, Copper was successfully transported from the feed-side to the strip-side and through repetitive results; a relationship between dimensionless numbers was achieved.
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Effect of nutrient momentum and mass transport on membrane gradostat reactor efficiency

Godongwana, Buntu January 2016 (has links)
Thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree Doctor technologiae (engineering: chemical) In the faculty of engineering at the cape peninsula university of technology / Since the first uses of hollow-fiber membrane bioreactors (MBR’s) to immobilize whole cells were reported in the early 1970’s, this technology has been used in as wide ranging applications as enzyme production to bone tissue engineering. The potential of these devices in industrial applications is often diminished by the large diffusional resistances of the membranes. Currently, there are no analytical studies on the performance of the MBR which account for both convective and diffusive transport. The purpose of this study was to quantify the efficiency of a biocatalytic membrane reactor used for the production of enzymes. This was done by developing exact solutions of the concentration and velocity profiles in the different regions of the membrane bioreactor (MBR). The emphasis of this study was on the influence of radial convective flows, which have generally been neglected in previous analytical studies. The efficiency of the MBR was measured by means of the effectiveness factor. An analytical model for substrate concentration profiles in the lumen of the MBR was developed. The model was based on the solution of the Navier-Stokes equations and Darcy’s law for velocity profiles, and the convective-diffusion equation for the solute concentration profiles. The model allowed for the evaluation of the influence of both hydrodynamic and mass transfer operating parameters on the performance of the MBR. These parameters include the fraction retentate, the transmembrane pressure, the membrane hydraulic permeability, the Reynolds number, the axial and radial Peclet numbers, and the dimensions of the MBR. The significant findings on the hydrodynamic studies were on the influence of the fraction retentate. In the dead-end mode it was found that there was increased radial convective flow, and hence more solute contact with the enzymes/biofilm immobilised on the surface of the membrane. The improved solute-biofilm contact however was only limited to the entrance half of the MBR. In the closed shell mode there was uniform distribution of solute, however, radial convective flows were significantly reduced. The developed model therefore allowed for the evaluation of an optimum fraction retentate value, where both the distribution of solutes and radial convective flows could be maximised.
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Avalia??o e modelagem da absor??o de H2S do g?s natural em coluna de leito estagnado / Evaluation and modeling of the H2S absorption process from natural gas in a fixed- bed column

Silva Filho, Luiz Ferreira da 09 September 2013 (has links)
Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuizFSF_TESE.pdf: 2382677 bytes, checksum: 16f0fd92d4efa3b045a66f19b62ab2ea (MD5) Previous issue date: 2013-09-09 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Natural gas, although basically composed by light hydrocarbons, also presents contaminant gases in its composition, such as CO2 (carbon dioxide) and H2S (hydrogen sulfide). The H2S, which commonly occurs in oil and gas exploration and production activities, causes damages in oil and natural gas pipelines. Consequently, the removal of hydrogen sulfide gas will result in an important reduction in operating costs. Also, it is essential to consider the better quality of the oil to be processed in the refinery, thus resulting in benefits in economic, environmental and social areas. All this facts demonstrate the need for the development and improvement in hydrogen sulfide scavengers. Currently, the oil industry uses several processes for hydrogen sulfide removal from natural gas. However, these processes produce amine derivatives which can cause damage in distillation towers, can cause clogging of pipelines by formation of insoluble precipitates, and also produce residues with great environmental impact. Therefore, it is of great importance the obtaining of a stable system, in inorganic or organic reaction media, able to remove hydrogen sulfide without formation of by-products that can affect the quality and cost of natural gas processing, transport, and distribution steps. Seeking the study, evaluation and modeling of mass transfer and kinetics of hydrogen removal, in this study it was used an absorption column packed with Raschig rings, where the natural gas, with H2S as contaminant, passed through an aqueous solution of inorganic compounds as stagnant liquid, being this contaminant gas absorbed by the liquid phase. This absorption column was coupled with a H2S detection system, with interface with a computer. The data and the model equations were solved by the least squares method, modified by Levemberg-Marquardt. In this study, in addition to the water, it were used the following solutions: sodium hydroxide, potassium permanganate, ferric chloride, copper sulfate, zinc chloride, potassium chromate, and manganese sulfate, all at low concentrations (?10 ppm). These solutions were used looking for the evaluation of the interference between absorption physical and chemical parameters, or even to get a better mass transfer coefficient, as in mixing reactors and absorption columns operating in counterflow. In this context, the evaluation of H2S removal arises as a valuable procedure for the treatment of natural gas and destination of process by-products. The study of the obtained absorption curves makes possible to determine the mass transfer predominant stage in the involved processes, the mass transfer volumetric coefficients, and the equilibrium concentrations. It was also performed a kinetic study. The obtained results showed that the H2S removal kinetics is greater for NaOH. Considering that the study was performed at low concentrations of chemical reagents, it was possible to check the effect of secondary reactions in the other chemicals, especially in the case of KMnO4, which shows that your by-product, MnO2, acts in H2S absorption process. In addition, CuSO4 and FeCl3 also demonstrated to have good efficiency in H2S removal / O g?s natural, embora seja composto basicamente de hidrocarbonetos leves, apresenta tamb?m em sua composi??o gases contaminantes como o CO2 (Di?xido de carbono) e o H2S (Sulfeto de hidrog?nio). O H2S, que comumente ocorre nas atividades de explora??o e produ??o de ?leo e g?s, danifica as tubula??es de transporte do petr?leo e do pr?prio g?s natural. Por isso, a elimina??o do sulfeto de hidrog?nio levar? a significativa redu??o dos custos de opera??o e a uma melhor qualidade do ?leo destinado as refinarias, resultando assim num beneficio econ?mico, ambiental e social. Tudo isso demonstra a necessidade de desenvolvimento e aprimoramento de sequestrantes que removam o sulfeto de hidrog?nio da ind?stria de petr?leo. Atualmente existem v?rios processos para o tratamento do g?s natural, utilizados pela ind?stria petrol?fera para remo??o do H2S, no entanto, eles produzem derivados de aminas que danificam as torres de destila??o, formando precipitados insol?veis que provocam entupimento dos dutos e originam res?duos de grande impacto ambiental. Por isso, a obten??o de um sistema est?vel em meio reacional inorg?nico ou org?nico capaz de remover o sulfeto de hidrog?nio sem formar subprodutos que afetem a qualidade e o custo do processamento, transporte e distribui??o do g?s natural ? de grande import?ncia. Para estudar, avaliar e modelar a transfer?ncia de massa e a cin?tica da remo??o do sulfeto de hidrog?nio (H2S) montou-se uma coluna de absor??o contendo an?is de raschig, por onde o g?s natural contaminado com H2S atravessava uma solu??o aquosa de compostos inorg?nicos estagnada, sendo por esta absorvida. A essa coluna foi acoplado a um sistema de detec??o de H2S com interface com o computador. Os dados e Equa??es do modelo foram resolvidos pelo m?todo de m?nimos quadrados modificado de Levemberg-Marquardt. Neste estudo al?m da ?gua foram utilizadas as solu??es de hidr?xido de s?dio, permanganato de pot?ssio, sulfato de cobre, cloreto f?rrico, cloreto de zinco, cromato de pot?ssio, sulfato de mangan?s, a baixas concentra??es, na ordem de 10 ppm, com o objetivo ? avaliar a interfer?ncia entre par?metros f?sicos e qu?micos da absor??o, ou mesmo buscar um melhor coeficiente de transfer?ncia de massa como ? o caso dos reatores de mistura e colunas de absor??o operando em contra corrente. Nesse contexto a avalia??o da remo??o do H2S surge como um procedimento valioso para o tratamento do g?s natural e destino dos subprodutos do processo. Os estudos das curvas de absor??o obtidos permitiram determinar a etapa controladora da transfer?ncia de massa dos processos envolvidos, os coeficientes volum?tricos de transfer?ncia de massa e as concentra??es de equil?brio, assim como, efetuar um estudo cin?tico. Os resultados mostraram que a cin?tica de remo??o do H2S ? maior para o NaOH, mas como o estudo foi realizado em baixas concentra??es de reagente pode-se verificar o efeito das rea??es secund?rias nos outros reagentes, principalmente no caso do KMnO4, que mostra seu sub produto, MnO2, tamb?m atua na absor??o do H2S. O CuSO4 e o FeCl3 tamb?m apresentaram boa efici?ncia de remo??o
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Simulação computacional do processo de soldagem MIG de uma junta de topo de chapas de aço inoxidável da série 304 com deposição de material / Computer simulation of MIG welding process of a top sheet 304 series stainless steel with material deposition

Maia Neto, Alfredo dos Santos 10 January 2014 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a 3D computational/mathematical model to solve the heat diffusion equation with phase change, considering addition of material and complex geometry. The finite volume method was used and the computational code was implemented in C++, using Borland compiler. Experimental tests were carried out for validation of the model in question. It was used a material whose thermal properties, varying with temperature, are well known: the stainless steel AISI 304. In addition, an inverse technique based on Golden Section was implemented to estimate the heat flux supplied to the sample. Experimental temperatures were measured using thermocouples type J - in a total of 07 (seven) - all connected to the metal sheet and the Agilent 34970A datalogger. The metal had a \"V\" Groove of 45°. In this location was conducted the deposition of material on only one welding pass and the dimensions (width and height) were measured after welding. The thermal model was validated from comparisons between measured and calculated temperatures. The results were consistent and validated the computational/mathematical model proposed. An innovation presented in this work consists in the calculation and visualization of the dimensions of the welding pool during welding. The complex geometry obtained proves that more studies are needed and new models must be designed to clarify and explain the formation of welding pool during welding of metal sheet. / Desenvolve-se, neste trabalho, um modelo matemático/computacional 3D (tridimensional) de difusão de calor com mudança de fase, acréscimo de material e geometria complexa. O método de volumes finitos foi implementado em linguagem C, utilizando o compilador Borland. Foram realizados testes experimentais para a validação do modelo em questão. Usou-se um material cujas propriedades térmicas, variando com a temperatura, são bem conhecidas: o aço inox AISI 304. Além do modelo direto já citado, foi implementada uma técnica inversa para o cálculo do fluxo de calor. Utilizou-se neste caso a amplamente conhecida Seção Áurea: técnica que exige uma simplificação, fluxo de calor constante ao longo do tempo de soldagem. As temperaturas na chapa foram medidas utilizando termopares do tipo J - em um total de 07 (sete) - todos ligados ao datalogger Agilent 34970A. As medições foram feitas do lado oposto à tocha de soldagem. A chapa metálica possuía um chanfro em V de 45º. Neste local foi realizada a deposição de material (reforço) em somente um passe de soldagem. As dimensões da geometria do reforço (largura e altura) foram medidas depois da realização da soldagem. Em relação aos resultados, além da comparação entre as temperaturas medidas e calculadas, foi também determinada a eficiência térmica da soldagem. Os resultados foram consistentes e validaram o modelo matemático/computacional proposto. Uma inovação apresentada neste trabalho consiste no cálculo e visualização gráfica tridimensional da poça de fusão ao longo do tempo. A complexa geometria obtida comprova que mais estudos se fazem necessários e que novos modelos devem ser concebidos para esclarecer e explicar a formação da poça de fusão durante a soldagem de chapas metálicas. / Doutor em Engenharia Mecânica
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Influência de variáveis de processo do desempenho de torre de resfriamento. / Influence of process variables on the cooling tower performance.

Lilian Cardoso de Mello 29 August 2008 (has links)
Com base em um modelo fenomenológico e a partir de dados experimentais obtidos numa planta piloto, foi obtida uma correlação entre o desempenho de uma torre de resfriamento em função das principais variáveis de processo: fluxos mássicos do gás e da água pela torre, e temperatura de entrada da água. Os resultados apresentaram boa consistência, comparados com os da literatura. A metodologia desenvolvida pode, com relativa facilidade, ser aplicada para torres de resfriamento industriais, pois se baseia em medidas de variáveis, factíveis em termos práticos. Efetuou-se também um estudo paralelo com base em modelagem e simulações matemáticas do comportamento de uma torre de resfriamento de água em condições severas, com temperatura da água de alimentação superior a 50°C. Constatou-se que o coeficiente de transporte de massa na torre de resfriamento aparentemente não é afetado. / Cooling towers are widely used in many industrial and utility plants and its thermal performance is of vital importance. In the present work, using a phenomenological model and by experiments carried on over a pilot installation, the mass transfer coefficient dependence of air and water flow rates and inlet cooling water temperature is determined. The approach proposed may be useful in addition for characterization of industrial cooling towers since it depends on temperature and flow rate measurement usually available in typical plants. A parallel study concerning high mass transfer rate theory is accomplished. Through mathematical modeling and simulations based on this study no influence is detected on the mass transfer coefficient in the cooling tower, operating under harsh conditions with inlet water temperature up to 90°C.
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Avaliação de um sistema industrial de resfriamento de água. / Evaluation of an industrial system of cooling water.

Eduardo Hiroshi Oikawa 19 March 2012 (has links)
Neste trabalho, foi estudado o desempenho de um sistema constituído de torres de resfriamento e a sua integração em uma planta industrial de hidrogenação de butadieno. Caracterizou-se o desempenho das torres de resfriamento com base em um modelo fenomenológico, cujos parâmetros foram obtidos a partir da medição de variáveis operacionais reais. O processo de hidrogenação foi configurado em um simulador de processos, sendo o caso base estabelecido nas condições de projeto. Elaborou-se um módulo específico referente às torres de resfriamento, que foi integrado ao processo configurado no simulador. Em seguida, analisaram-se as interações das condições operacionais da torre de resfriamento no desempenho do processo industrial. / In the present work, the performance of a system composed of a cooling tower integrated in butadiene hydrogenation plant was studied. An experimental investigation was made to characterize the cooling towers based on a phenomenological model and in real process conditions. The hydrogenation process was configured on a process simulator and design specifications were considered as base case. A cooling tower module was developed and integrated to the process simulator. The interaction of the cooling tower system and the plant operation was investigated.
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Estudo do processo de absorção de CO2 em soluções de aminas empregando-se coluna recheada. / Study of CO2 process absorption into aqueous alkanolamines in packed tower.

Lilian Cardoso de Mello 06 August 2013 (has links)
Objetivo deste trabalho foi o de caracterizar e estudar o processo de transferência de massa da absorção de CO2 em soluções aquosas de aminas em coluna recheada operando em pressão atmosférica. Com este objetivo, construíram-se dois equipamentos, sendo um constituído de coluna em escala laboratório com recheio estruturado e outro de uma coluna em escala piloto com recheio randômico. Empregou-se a absorção de CO2, diluído em ar, em solução de NaOH, para a determinação da área interfacial efetiva. Os coeficientes globais de transferência de massa foram determinados para a absorção de CO2, diluído em ar, em diferentes soluções aquosas absorvedoras a base de aminas, a saber: 25% em massa de MEA, MEA-MDEA nas concentrações mássicas 5% MDEA 25% MEA, 10% MDEA 20% MEA e 15% MDEA 15% MEA. Constatou-se uma forte correlação entre a proporção da solução MDEA-MEA e o coeficiente global de transferência de massa. O planejamento dos ensaios em coluna piloto foi realizado com o emprego de simulador de processos, para a verificação hidrodinâmica da coluna e especificação das vazões de gás e de solução absorvente. Compararam-se, também, os resultados obtidos experimentalmente com os previstos pela simulação, no caso da absorção em MEA. / The aim of the present work was to characterize and study the mass transfer process of the CO2 absorption into single and blended alkanolamines in a packed column under atmospheric pressure. For this purpose, two systems were built, one of the columns is a laboratory structure packed column and the other is a pilot random packed column. The absorption of CO2 into NaOH was performed to determine the effective mass-transfer area and the overall mass-transfer coefficient. The absorption performance was evaluated in terms of the overall mass-transfer coefficient for the absorption of CO2 in air into single and blended alkanolamines: MEA 25% wt, and MEA-MDEA mixtures, MEA-MDEA (25% /5% wt), MEA-MDEA (20% /10% wt) and MEA-MDEA (15% /15% wt). The CO2 absorption performance of MEA-MDEA mixture has a high correlation with the proportion MEA-MDEA. Experimental series were designed employing a process simulator for the hydrodynamic checking and determination of gas and liq flow rates. Comparison of the experimental data and simulation results was made for the absorption into MEA.
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Modeling and simulation of process of drying convective using differential model diffusive - convective solved by method of numerical finite volumes / Modelagem e simulaÃÃo do processo de secagem convectiva utilizando modelo diferencial difusivo-convectivo resolvido pelo mÃtodo numÃrico dos volumes finitos

Madson Linhares MagalhÃes 22 March 2016 (has links)
The consumption of energy is a main factor that determines the viability of any industrial process. Thermal dehydration is responsible for a high consumption of energy. In developed countries, 9 to 25% of the energy consumption of the national industry is attached to thermal dehydration. Thus, studying the dehydration process shows itself very promisor. In biological products, dehydration has a specific importance, the product conservation. The organic matter of the product and its water create a propitious medium for microorganisms proliferation that will deteriorate the product, making the product inappropriate for consumption. In this work, the modeling and simulation of a convective dehydration process using a diffusive-convective differential model solved by the finite volumes numeric method for predicting the behavior of the mean moisture content during the dehydration, defining molecular mass transfer and convective coefficients, and drawing moisture profiles of the interior of the solid. To evaluate the influence of internal and external resistances, the mass transfer Biot number was obtained. The implementation of the models of this work were made in Python using its scientific models for solving differential equations. This tool has been utilized because it is open source, has simple implementation when compared to other programming languages and has performance when performing simulations. As study of cases, experimental data of assisted convective dehydration by ultrasound of apple (Malus domestica L. var Royal Gala) cubes with 8 mm under the following operation conditions: 1, 2, 3 and 5 m/s for dehydration velocities, air flow temperature of 45ÂC and 60ÂC, presence and absence of ultrasound during the dehydration process and presence and absence of the pre-treatment with ultrasounds. The apple cubes of the experiments have 25 Â1g of mass. The dehydration has been performed until the removal of 80% of the initial mass of the cubes. The parameters, diffusivity and mass transfer coefficient, have been adjusted by Levenberg-Marquardt non-linear regression method. The results obtained in the simulations showed that the implemented model is very promisor, because it represents accurately the process. The values for diffusivity and mass transfer coefficient herein obtained were plausible. The influence of the air flow velocity, temperature and ultrasounds assistance and ultrasounds pre-treatments have been analyzed. / O consumo de energia à um fator determinante na viabilidade de qualquer processo industrial. A desidrataÃÃo tÃrmica à responsÃvel por um alto consumo de energia tÃrmica. Em paÃses desenvolvidos, o consumo da energia da indÃstria nacional à atribuÃdo, em mÃdia, entre 9-25% a desidrataÃÃo tÃrmica. Assim, o estudo do processo de secagem se mostra bastante promissor. Em produtos biolÃgicos, a secagem tem uma importÃncia especÃfica, a conservaÃÃo do produto, pois a matÃria orgÃnica do produto e a Ãgua presente nele torna este um local propÃcio para a proliferaÃÃo de micro-organismos que irÃo deteriorar o produto, tornando-o inapropriado para consumo. Neste trabalho, realizou-se a modelagem e simulaÃÃo do processo de secagem convectiva utilizando modelo diferencial difusivo-convectivo resolvido pelo mÃtodo numÃrico dos volumes finitos para predizer o comportamento do conteÃdo de umidade mÃdio durante a secagem de cubos, definir os coeficientes de transferÃncia de massa molecular e convectivo e encontrar os perfis do conteÃdo de umidade no interior do sÃlido. Para avaliar a influÃncia das resistÃncias interna e externa, o nÃmero de Biot de Massa foi obtido. A implementaÃÃo dos modelos deste trabalho foi realizada na ferramenta livre Python utilizando seus mÃdulos cientÃficos de resoluÃÃo de equaÃÃes diferenciais. Esta ferramenta foi utilizada porque à livre, implementaÃÃo simples, quando comparada com outras linguagens e possui alta performance nas simulaÃÃes. Como estudos de caso, utilizaram-se dados experimentais da secagem convectiva assistida por ultrassom de cubos de maÃà (Malus domestica L. var Royal Gala) com 8 mm de aresta nas seguintes condiÃÃes operacionais: velocidades de secagem: 1, 2, 3 e 5 m/s; temperatura do ar de secagem: 45 ÂC e 60 ÂC; presenÃa e ausÃncia de ultrassom durante a secagem; presenÃa e ausÃncia de etapa de prÃ-tratamento com ultrassom. Os cubos de maÃà dos experimentos tinham, em mÃdia, 25Â1 g. A secagem foi realizada atà que as amostras perdessem 80% da massa inicial. Os parÃmetros, difusividade e coeficiente de transferÃncia de massa, foram ajustados por regressÃo nÃo linear pelo mÃtodo de Levenberg-Marquardt. Os resultados obtidos nas simulaÃÃes mostraram que o modelo implementado à promissor, pois representa bem o processo. Os valores obtidos da difusividade e coeficiente de transferÃncia de massa foram plausÃveis. Analisou-se a influÃncia da velocidade do ar de secagem, da temperatura, da assistÃncia do ultrassom no processo e da utilizaÃÃo de uma etapa de prÃ-tratamento com ultrassom no processo de secagem.
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Utilização de sulfeto como doador de elétrons para a desnitrificação autotrófica aplicada ao tratamento de esgoto sanitário / Utilization of sulfide as electron donor in autotrophic denitrification applied to treatment of domestic sewage

Bruna de Souza Moraes 20 February 2009 (has links)
A presente pesquisa teve, por principal objetivo, avaliar a viabilidade da desnitrificação autotrófica, empregando sulfeto como doador de elétrons, aplicada a efluentes de reatores anaeróbios tratando esgoto sanitário. Estudos anteriores indicam que o sulfeto presente na fase líquida de efluentes e no biogás pode ser utilizado como doador de elétrons para a desnitrificação. Porém, há poucas informações sobre as interações entre os ciclos do carbono, nitrogênio e enxofre neste processo que permitam a utilização prática dos fundamentos já conhecidos sobre a desnitrificação na presença de sulfeto. Neste trabalho, realizaram-se ensaios de desnitrificação na presença de sulfeto, a fim de se avaliar o potencial de uso desse composto como doador de elétrons. Inicialmente, foram utilizados frascos de 1 L contendo biomassa imobilizada em espuma de poliuretano, alimentados com meio sintético nitrificado contendo sulfeto como doador e nitrito e nitrato como receptores de elétrons. Variou-se a concentração de sulfeto, obtendo-se diferentes relações N/S. Constatou-se desnitrificação completa de ambos os receptores estudados; entretanto, isto só ocorreu com estabilidade para relações N/S inferiores à relação estequiométrica baseada nas reações químicas correspondentes, isto é, quando foi aplicado sulfeto em excesso. Os resultados mostraram que a oxidação total ou parcial dos compostos de enxofre no processo depende da relação N/S, e a velocidade de consumo de nitrato foi maior que a de nitrito. Posteriormente, realizaram-se novos ensaios semelhantes ao anterior, porém, a alimentação consistiu na mistura do efluente sintético nitrificado a efluente de reator anaeróbio tratando água residuária de abatedouro de aves, e o único receptor de elétrons aplicado foi nitrato. Neste caso, foi constatada desnitrificação completa na relação N/S correspondente à estequiometria relativa a sulfeto e nitrato. A cinética de remoção de nitrogênio seguiu modelo de decaimento exponencial de primeira ordem; entretanto, houve limitação à transferência de massa intraparticular e na fase líquida, fato que caracterizou os modelos ajustados como sendo de primeira ordem. As velocidades específicas aparentes obtidas na primeira fase foram próximas de 15 mgN/gSSV.h, tanto com a aplicação de nitrato, quanto de nitrito como receptores de elétrons. Na segunda fase, a máxima velocidade específica aparente de remoção de nitrato foi da ordem de 6 mgN/gSSV.h. / The feasibility of autotrophic denitrification of effluent from anaerobic reactor treating domestic sewage using sulfide as electron donor was evaluated. Prior researches reveals sulfide into liquid phase of effluents and biogas can be utilized as electron donor for denitrification. However, information about the interaction between carbon, nitrogen and sulfur cycles in this process are few to permit practice utilization of known fundamentals about denitrification in presence of sulfide. In this work, laboratory tests of denitrification in the presence of sulfide were carried out to evaluate potential employ of this compound as electron donor. Initially, 1 L flasks with immobilized biomass in polyurethane foam was fed with synthetic nitrified wastewater containing sulfide as donor and nitrite e nitrate as electron acceptors. Sulfide concentration was diversified to obtain different N/S ratios. Complete denitrification occurred with nitrate and nitrite; nevertheless, it was observed in a stable way only for N/S ratios smaller than stoichiometric rate based in the corresponding chemistry reactions, that is, when applied excess of sulfide. The results showed that total or partial sulfur compounds oxidation depends on N/S ratio and the nitrate removal rate was bigger than nitrite removal rate. Afterward, new assays were carried out in the same way. However, the flasks were fed with synthetic nitrified wastewater mixed to effluent from anaerobic reactor treating bird slaughterhouse wastewater, and nitrate was the only electron acceptor applied. In this case, complete denitrification was evidenced for stoichiometric N/S ratio relating to sulfide and nitrate. Nitrogen removal kinetic followed exponential decay model of first order; however, this behavior was due to mass transfer limitation in the liquid phase and intraparticular. Apparent specific rates of nitrogen removal found in the first phase were nearby 15 mgN/gSSV.h, with nitrate as well as nitrite application. In the second phase, maxima apparent specific rate of nitrogen removal in nitrate form was about 6 mgN/gSSV.h.

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