Orientador: Artur Zaghini Francesconi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T17:05:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nagamachi_MarcioYuji_M.pdf: 3530541 bytes, checksum: f3a8a631ddc5a9754c0a15de174e14db (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Uma versão comercial de um calorímetro de mistura, modelo Parr 1455, foi modificada e testada com o sistema água / etanol a 298,15 K e os resultados foram comparados com dados disponíveis na literatura. A concordância entre os dados experimentais e os da literatura é boa. Dados de entalpia em excesso do sistema água / séc-butilamina a 298,15 K foram obtidos por meio do aparelho modificado, como parte de um estudo sistemático sobre a influência estérica do grupo apolar no efeito hidrofóbico dentro da família das butilaminas. Esses resultados foram ainda comparados com os obtidos pelo modelo ERAS, e os desvios observados foram atribuídos à simplicidade das hipóteses básicas do modelo / Abstract: A commercial version of a mixing calorimeter, Parr Model 1455, was modified and tested with the system water / ethanol at 298,15 K, and the results were compared with available data in literature. The agreement between the experimental data and literature values is good. Excess enthalpies data for the water / se-butilamine system were determined by means of this modified apparatus as a part of a systematic study of steric influence of apolar groups on hydrophobic effect in the family of butilamines. The results were also compared with calculated ones from the Eras model and the deviations observed were attributed to simplicity of the basic hipotesis assumed in this model / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rahoma Sadeg Mohamed. / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T23:35:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArandaSaldana_MarlenyDoris_M.pdf: 6503270 bytes, checksum: 69876d68dec8160fe3802f06d08e21d7 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Alguns compostos químicos encontrados em plantas possuem ação sobre o organismo humano. Dentre as muitas substâncias encontradas nos grãos de café, chá mate, guaraná e cacau, a cafeína é de grande importância devido a seu efeito estimulante e diurético no organismo humano. Este alcalóide purínico em doses moderadas diminui a fadiga, enquanto que em altas concentrações atua no sistema nervoso central, podendo ser letal. Por isso, consumidores de idade avançada e pessoas sensíveis são aconselhados a evitar o consumo de café. A trigonelina, outro alcalóide encontrado nos grãos de café, também atua no sistema nervoso central. Este princípio ativo, juntamente com os produtos provenientes de sua degradação térmica, possuem importância nutricional: formação da vitamina B3 (niacina). A formação de complexos de ácido clorogênico (CGA) com a cafeína está associado a propriedades sensoriais, levando a hipóteses de que o CGA tem um papel importante na qualidade do café. Porém, uma concentração elevada de CGA no grão ocasiona um sabor amargo e adstringente; portanto, sua análise e remoção nos grãos verdes e descafeinados seriam importantes para a obtenção de um produto de interesse comercial. O mercado do café descafeinado e da cafeína é potencialmente grande e vem crescendo. A cafeína, vendida para indústrias de refrigerantes e farmacêuticas, geralmente cobra os custos do processo. A demanda de café descafeinado é grande nos países industrializados. A qualidade do café descafeinado, assim como seus efeitos no metabolismo humano, justificam seu êxito. O CO2 vem-se apresentando como o solvente mais adequado devido a sua atoxicidade, não flamabilidade, baixa temperatura crítica, não poluir o meio ambiente e de baixo custo. O presente trabalho tem por objetivo levantar subsídios experimentais e teóricos que permitam compreender e avaliar a extração supercrítica como uma tecnologia de remoção de alcalóides (cafeína e trigonelina) e ácido clorogênico explorando o uso de fluidos supercríticos na remoção e fracionamento dos grãos de café. Foram determinadas as solubilidades da cafeína pura e as quantidades de cafeína, trigonelina e ácido clorogênico nos grãos de café Robusta, espécie canephora, no CO2 supercrítico a 313, 323 e 343 K, e pressões variando de 9,5 a 23,5 MPa, utilizando um aparelho experimental a altas pressões, que permite um controle independente das variáveis termodinâmicas de temperatura e pressão. Os resultados revelam a existência de um comportamento retrógrado para a solubilidade da cafeína pura e a obtida dos grãos de café no CO2 supercrítico. Este mostra uma alta seletividade pela cafeína em comparação à trigonelina e ao ácido clorogênico. Observaram-se maiores teores de cafeína, trigonelina e ácido clorogênico com os grãos partidos e moídos quando comparados aos inteiros, mostrando a influência do tamanho e da estrutura dos grãos de café no processo de extração. As análises de cafeína, trigonelina e ácido clorogênico foram realizadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC). Um modelo termodinâmico baseado no equilíbrio sólido/fluido supercrítico, considerando a fase supercrítica como um gás comprimido e utilizando uma equação de estado de quarta ordem, apresentou bons resultados para as solubilidades da cafeína pura no CO2 supercrítico. Espera-se que este trabalho possa contribuir tanto para o desenvolvimento tecnológico, quanto para o fornecimento de subsídios que permitam um melhor controle do processo para a remoção da cafeína, trigonelina e ácido clorogênico e para o fracionamento dos materiais extraíveis com CO2 supercrítico / Abstract: Some chemical compounds found in plant extracts have important effects in the human organism. Among the many substances found in coffee beans, tea, guaraná and cocoa, caffeine has a major importance because of its stimulant and diuretic effects in the human organism. This purinic alkaloid stimulates the central nervous system, acts on the circular and muscle system and has little effect on the digestive tube. While in small quantities caffeine decreases fatigue, a high concentration can affect the rins, liver and nervous system, being harmful in overdoses. Because of its stimulant effect, consumers of advanced age and sensitive people are advised to avoid coffee consumption. Trigonelline, another alkaloid found in coffee beans, also acts on the nervous central system. This active substance together with the products of its thermal degradation have nutritional importance: formation of vitamin B3 ('niacin'). Some chlorogenic acid (CGA) isomers and caffeine complexes are associated with coffee sensorial properties, leading to the widely accepted belief that o CGA has an important role in determining the quality and price of the coffee. A high CGA concentration in the beans produce a bitter and astringent flavor. For this reason the removal of CGA in green and decaffeinated beans is an important parameter in obtaining a product of commercial quality. The market of decaffeinated coffee and caffeine is potentially big and fast growing. Caffeine sold to cola soft drinks and pharmaceutical industries normally covers the decaffeinated process costs. Demand for decaffeinated coffee comes mainly ITom industrialized countries. The quality of decaffeinated coffee and its positive effects in the human metabolism are the main reasons for its acceptance and success. Carbon dioxide is probably the most adequate solvent because of its distinct characteristics, being non toxic, inflamable, non polluent, inexpensive and having low critical temperature. The objective of this work was to obtain experimental data that can contribute to a better understanding and evaluation of supercritical extraction as a viable technology for the removal of alkaloids (caffeine and trigonelline) and chlorogenic acid. The solubilities of caffeine and extractable materials from Robusta coffee beans, type canephora, in supercritical CO2 were determined at 313, 323 and 343 K, and pressures ranging from 9,5 to 23,5 MPa, using a high pressure experimental apparatus, that allows the independent control of all thermodynamic variables of temperature and pressure. Results revealed a retrograde behavior for the solubilities of pure caffeine and that obtained ITom coffee beans in supercritical CO2. Supercritical carbon dioxide showed a high selectivity for caffeine in comparison to trigonelline and chlorogenic acid. Higher concentrations of caffeine, trigonelline and chlorogenic acid were obtained with flaked and ground beans when compared to those obtained with whole coffee beans, demonstrating the influence of size and structure of coffee beans on the extraction process. In this work, caffeine, trigonelline and chlorogenic acid were identified and quantified by high performance liquid chromatography (HPLC). A thermodynamic model for the solid/supercritical fluid equilibrium, which considers the supercritical phase a compressed gas and uses a quartic equation of state to describe the volumetric behavior of the mixture was successfully employed to correlate the solubility of pure caffeine in supercritical CO2. It is hoped that this work can contribute to the development of an alternative technology for the removal of caffeine, trigonelline and chlorogenic acid and the fractionation of extractable materials using supercritical CO2 / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rahoma Sadeg Mohamed. / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T11:06:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PessoaFilho_PedrodeAlcantara_M.pdf: 4377525 bytes, checksum: 4d5c88b6b6ce77ea5708ab3190d7a795 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho é apresentada uma modificação da equação de Soave, feita de modo a levar em conta o efeito da auto-associação que ocorre por meio de ligações de hidrogênio; tal modificação é feita considerando-se que o composto auto-associativo seja uma mistura de agregados em equilíbrio químico. O critério de equilíbrio de fases foi estabelecido como a igualdade da fugacidade do monômero em todas as fases coexistentes, não requerendo a obtenção de potenciais, ou fugacidades, que já não houvessem sido obtidos na resolução do equilíbrio químico. O modelo foi aplicado a álcoois puros, utilizando-se dados de hidrocarbonetos para aproximar os do homomorfo e obtendo-se as constantes de equilíbrio por meio do ajuste de dados de pressão de saturação. Os resultados obtidos mostraram uma melhora no cálculo da pressão de saturação, especialmente a baixas temperaturas, de 14 alcanóis e do fenol. O tratamento foi posteriormente estendido a misturas binárias que contenham um álcool e um composto inerte, e utilizado no ajuste de dados de pressão de bolha de 46 sistemas binários álcool / hidrocarboneto, totalizando 133 isotermas. A aplicação do modelo mostrou uma melhora em todos os aspectos, diminuindo sensivelmente os desvios no cálculo do ponto de bolha e composição da fase vapor saturada e correlacionando corretamente os azeótropos presentes. O desenvolvimento de um modelo para compostos que se dimerizam foi feito alterando-se minimamente as hipóteses que fundamentavam o desenvolvimento para álcoois. Dados de pressão de saturação foram bem ajustados, obtendo-se valores coerentes para a entalpia de associação, e houve um acréscimo considerável na qualidade da correlação dos 8 sistemas binários estudados (totalizando 19 isotermas) pela incorporação do efeito da associação, embora ainda haja uma clara possibilidade de melhora / Abstract: In this work, a modification of the Soave equation of state that accounts for self association occurring through hydrogen bonding is presented. The modified equation considers the self-associating fluid as a mixture of linear clusters in chemical equilibrium. The phase equilibrium criterion used was the equality of monomer fugacities in all coexisting phases. No other expressions for the chemical potentialor fugacity coefficients of multimers are required in these calculations. Using hydrocarbons as homomorphs, the model was successfully applied to pure alcohols. Equilibrium constants were obtained through fitting vapor pressure data. Results obtained revealed significant improvements in calculated vapor pressures, particularly at low temperatures, of 14 alkanols and phenol. The. model was subsequently extended to mixtures composed of a self-associating compound and inert ones, and used to correlate Pxy envelops of 46 alcoholl hydrocarbon binary systems at 133 temperatures. Bubble point pressures and vapor phase compositions obtained by the model were found in excellent quantitative agreement with experimental data. ExcelIent qualitative and quantitative description of azeotropic systems was also obtained. For systems where only dimerization occurs, a new model was developed and applied to two pure carboxilic acids and binary systems composed of those acids and inert components. The model was able to correlate pure component vapor pressures as welI as bubble points for 8 binary systems at 19 temperatures fairly well. The predictions, however, were not as accurate as those obtained in infmite linear association systems / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-26T05:26:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vasconcelos_ClaudiaJovitaGarcia_M.pdf: 8282471 bytes, checksum: 7451a148b19e524e62d88dfdaaed9e48 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Misturas que apresentam comportamento não-ideal são frequentemente encontradas nas indústrias de processamento. A separação dessas misturas em seus componentes puros não pode ser feita em colunas de destilação convencional, por isso são empregados outros processos que possibilitam a separação. Neste trabalho, são estudados e comparados três processos usados para esse tipo de separação: extração líquido-líquido, destilação extrativa e destilação azeotrópica. Os três processos estudados envolvem a adição de um agente de separação (solvente). Os objetivos do trabalho são a caracterização termodinâmica de sistemas ternários, simulação e otimização dos processos e comparação quanto ao consumo de energia e estabilidade operacional. Tomou-se como caso base a produção de etanol com elevada pureza. Esse sistema é de grande interesse industrial, devido ao potencial do etanol como fonte renovável de energia, sendo usado como aditivo ou substituto completo para a gasolina. Além desta aplicação em particular, os desenvolvimentos e resultados aqui obtidos servirão de base para outras aplicações que se utilizam destes três processos, uma vez que este sistema reúne potencial para estudos de não idealidades. Para o processo de extração líquido-líquido, o solvente é caracterizado pelo coeficiente de distribuição e solubilidade. Para os processos de destilação foi usado o conceito de superfícies de equilíbrio para caracterização termodinâmica dos sistemas ternários. Os processos foram otimizados levando-se em conta variáveis operacionais e de projeto para a minimização do consumo de energia. Para o processo de destilação azeotrópica, que apresenta o comportamento mais complexo, foi dada ênfase em aspectos como sequenciamento de colunas, metodologia para obter convergência nas simulações e otimização através de um planejamento estatístico. Outro aspecto abordado no trabalho foi a verificação da existência de múltiplos estados estacionários em colunas de destilação azeotrópica homogêneas e heterogêneas. Ainda é discutida a simulação dinâmica e o controle para o processo de destilação extrativa / Abstract: Mixtures that present non-ideal behavior arc frequently found in the processing industries. The separation of these mixtures in their pure components cannot be made in conventional distillation columns, therefore, it must be used other processes that make the separation possible. [n this work, it was studied and compared three processes used for this kind of separation: liquid-liquid extraction, extractive distillation and azeotropic distillation. These processes need a separating agent (solvent). The objectives of this work are the thermodynamic characterization of ternary systems, simulation and optimization of the processes and comparison in terms of the energy consumption and operating stability. It was taken as case study the production of pure ethanol. This system is of great industrial interest due to the potential of the etanol as a renewable source of energy, being used as addictive or complete substitute for the gasoline. Besides this application in particular, the developments and results obtained here will be useful as base for other applications that use these three processes, since this system has potential for non-ideality studies. For the liquid-liquid extraction process, the solvent is characterized by the distribution coefficient and solubility. For the distillation processes the concept of equilibrium surfaces was used for thermodynamic characterization, of the ternary systems. The processes were optimized taken into account operating and design variables to the energy consumption minimization. To die azeotropic distillation process, that presents the most complex behavior, emphasis was given to aspects as column sequences, methodology to obtain convergence in the simulations and optimization through a statistical design. Another aspect studied in the work was the verification of the existence of multiple steady states in homogeneous and heterogeneous azeotropic distillation columns. It is still discussed the dynamic simulation and control of the extractive distillation, process / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-26T10:44:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pescarini_MariaHelena_D.pdf: 10216416 bytes, checksum: 0541137fa0d0e9b310ea1b836ac4349b (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A destilação é um dos processos de separação mais freqüentemente encontrados nas indústrias química e petroquímica. O elevado número de trabalhos nesta área é um reflexo da sua importância técnico-econômica e do seu interesse acadêmico. A simulação de processos de separação, em particular, a simulação de colunas de destilação, é uma das partes essenciais dos simuladores de processos. Entretanto, os programas de simulação de colunas de destilação são, geralmente, baseados na modelagem segundo o conceito de estágios de equilíbrio. Devido às imprecisões inerentes ao conceito de eficiência, surgiu a necessidade de modelagens mais realistas no estado estacionário e regime transiente, que levassem em conta a transferência simultânea de massa e energia. A chave do modelo de estágios de não equilíbrio é que as equações de conservação de massa e energia são escritas para cada fase independentemente e interligadas pelas equações de transporte que descrevem as transferências simultâneas de massa e energia na interface. A modelagem de estágios de não equilíbrio, nos vários trabalhos existentes sobre o tema, vem demonstrando seu grande potencial na simulação de colunas de destilação multicomponente no estado estacionário e regime transiente. Entretanto, ainda são escassos os trabalhos utilizando a modelagem dinâmica dos processos...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Distillation is one of the most frequent1y used processes in chemical and petrochemical industries. The high number of works in this area is an indication of its technical and economical importance, as well as its academic interest. The simulation of separation processes, in particular the simulation of distillation columns, is an essential part of process simulators. However, the computer aided tools current1y available for the simulation of distillation columns are generally based on the idealized concept of equilibrium stage. Because of the inherent imprecisions of the efficiency concept, the need for more realistic models has emerged in steady state and transient regime, which account for simultaneous mass and energy transfers. The key of the nonequilibrium stage model is that the mass and energy conservation equations are written for each phase independently and connected by the transport equations which describe the simultaneous mass and energy transfers in the interface. The several existing works about nonequilibrium stage model demonstrate its high potential in the simulation of multicomponent distillation columns on steady state and transient regime. However, there are not many works employing the nonequilibrium stage model in dynamic simulations. Considering the context described and the research line of the Laboratory of Separation Process Development, this work was developed with the following goals: to develop the dynamic nonequilibrium stage model to simulate the conventional and extractive distillation processes, to develop a rigorous and robust algorithm and, finally, to compare the nonequilibrium and equilibrium stage models in steady state and transient regime ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Desenvolvimento de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Antonio Jose de Almeida Meirelles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T15:47:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lintomen_Luciana_M.pdf: 2714549 bytes, checksum: c4b89425cad64b87bad8d5126b2a05de (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Este trabalho objetiva uma avaliação do desempenho do processo de extração liquido-liquido para a recuperação do ácido cítrico a partir de soluções aquosas utilizando solventes simples e misturas de solventes com extratante. Foram determinados dados experimentais de equilíbrio liquido-liquido para nove sistemas diferentes à temperatura de '25GRAUS¿C. Nos três sistemas ternários avaliados forma utilizados 2-Butanol, n-Butanol e 1-hexanol como extratantes. Nos sistemas quaternários seis misturas de solventes foram estudadas, 2-Butanol = (5 e 10%) Tricaprilina, n-Butanol + 5% tricaprilina e 2-Butanol + (5, 10 e 15%) NaCl. Os sistemas com efeito ¿salting out¿ apresentaram melhor desempenho, principalemnte o sistema 2-Butanol + 10% NaCl que apresentou melhores conficientes de separação, seletividade e regição de duas fases. A partir dos dados de equilíbrio liquido-liquido obtidos experimentalmente ajustaram-se os modelos NRTL e UNIQUAC com os parâmetros para os binários comuns aos sistemas tendo sido conservados constantes. Os modelos ajstados NRTL e UNIQUAC, expressos em fração mássica, apresentaram um arepresentação do equilíbrio liquido-liquido adequada para a maioria dos sistemas estudados com baixos desvios em relação aos dados experimentais / Abstract: This work deals whith the evaluation of the liquid-liquid extration performace for the recovery of citric acid from aqueous solution using simple solvents and mixed solvents, The experimental data of liquid-liquid equilibrium for nine different system at temperature of '25GRAUS¿C were obtained. First, the ternary systems composed by mixture of water, citric acid and solvent were evalued. 2-Butanol, n-Butanol and 1-Hexanol were used as solvents. Then, experiments of quaternary system formed by water, citric acid and mixture of solvents were developed. The evaluated mixed solvents were: 2-Butanol + (5 and 10%) Tricaprylin, n-Butanol + 5% Tricaprylin and 2-Butanol + (5,10 and 15%) Sodium Chlorite. The system with salt shoed better performace due to the salting out effect. The system constituted by water + 2-butanol + 10% sodium chlorite present the best results for the distribution coefficient data were used to carry out the adjustment of the NRTL and UNIQUAc thermodynamic model parameters. For this adjustment, the parameters for the binary ones common to the system were considered to be constant. The adjusted models NRTL and UNIQUAC, expressed in mass fraction, represented well the liquid-liquid equilibrium for the most of the studied system, showing low deviations from experimental data / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Amauri Garcia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-28T19:29:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FernandesNeto_Marcolino_D.pdf: 17556002 bytes, checksum: 0a86fd0b2b2d1ae9aea8308ace674e0e (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Este trabalho trata da análise de inclusões não-metálicas formadas ao longo das várias etapas do processo industrial de elaboração do aço SAE 1015, desoxidado ao alumínio, produzido via lingotamento contínuo na forma de tarugos, visando conhecer e entender melhor a formação de inclusões com o objetivo de obter um produto siderúrgico de melhor qualidade. Inicialmente, utilizou-se o método metalográfico convencional com o auxílio de microscópio eletrônico de varredura (MEV) acoplado a um sistema de análise por energia dispersiva (EDS), determinando o tamanho, a forma, a distribuição e a composição química elementar das inclusões presentes nas amostras de aço. Na busca de obter maior precisão na caracterização das inclusões, foi desenvolvido um método de separação das inclusões da matriz ferrítica, através da dissolução dessa matriz em ácido clorídrico (HCI). A partir dos resultados da composição química elementar das inclusões, foi desenvolvido um software que fornece, de maneira simples e rápida, em forma de relatório, as inclusões representadas em diagrama de fases ternário, obtendo-se de modo visível as fases constituintes de tais inclusões. Essa técnica constitui-se em uma ferramenta útil que possibilita conhecer e controlar melhor as inclusões presentes nos produtos siderúrgicos. Um estudo termodinâmico e cinético das reações químicas de formação de inclusões em aços foi realizado para avaliar se, em determinadas condições, é possível ocorrer a formação de um determinado tipo de inclusão. A partir desse estudo, foi proposto e desenvolvido um software que faz a ligação entre um modelo matemático de solidificação e um modelo termodinâmico, sendo capaz de prever a formação de inclusões ao longo do processo de lingotamento contínuo de aços / Abstract: This work investigates the non-metallic inc1usions which are formed along the several stages of the industrial process of elaboration of the SAE 1015 steel, killed by aluminum, produced by continuous casting in the billets form, seeking a better understanding of the formation of inclusions with the objective of attaining a siderurgical product of better quality. Initially, a conventional metallographic method was used with the aid of a scanning electron microscope (SEM) connected to an energy-dispersive spectrometer system (EDS), determining: size, form, distribution and the elementary chemical composition of the inc1usions. In order to have the inc1usions more accurately characterized a method of separation of inc1usions from the ferritic matrix was developed, by using the dissolution of the metallic matrix in hydrochloric acid (HCl). A software which uses as input data the results ofthe elementary chemical composition of the inc1usions was developed, can supply in a simple and quick way, in a report form where the inclusions are represented in temary phase diagrams. This permits being obtained the constituents of such inc1usions to be determined, consisting on an useful tool which facilitates a better knowledge and control of inc1usions in siderurgical products. A thermodynamic and kinetic study of reactions of formation of inc1usions in steels was accomplished in order to determine conditions which favors the formation of a paticular type of inc1usion. After this study, a software is proposed, which permits the connection between a mathematical solidification model and a thermodynamic model, and it is able to predict the formation of inc1usions along the continuous casting of steel / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Waldyr Luiz Ribeiro Gallo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-28T19:33:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_ChristianMarquezini_M.pdf: 7331762 bytes, checksum: c51ccccfdba6ca44c12f8ecbd832d0a3 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho é apresentada a análise termodinâmica de uma termelétrica em ciclo combinado e com cogeração de vapor, tendo como combustível o gás natural, verificando-se a importância de parâmetros como a razão de pressão e máxima temperatura da turbina a gás sobre o desempenho do ciclo. Analisa-se ainda o comportamento da turbina a gás e do ciclo combinado em cargas parciais através de dois diferentes métodos de modulação da potência (IGV e controle da temperatura dos gases na entrada da turbina), utilizando-se de equações encontradas na literatura técnica e que descrevem o comportamento dos principais equipamentos da termelétrica. Realiza-se ainda a análise energética da planta, identificandose os componentes com maior geração de irreversibilidade, avaliando-se o desempenho da planta em cargas parciais. Tendo-se como base a análise energética desenvolve-se a análise termoeconômica, determinando-se os custos energéticos e monetários dos principais produtos da planta (potência e vapor de processo), tanto para a condição nominal como em cargas parciais / Abstract: This work presents a thermodynamic analysis of a cogeneration combined cycle plant, burning natural gas, evaluating the importance of pressure ratio and gas turbine firing temperature on the cycle's performance. The gas turbine and combined cycle's efficiencies at partialloads are determined using equations that describe the characteristics of the main components. An energetic analysis is performed, identifying the largest irreversibility¿s and the plant's energetic efficiency at partialloads. The thermo economic analysis was developed to determine the energetic costs and monetary costs for the main products (power and process steam), both at nominal condition and at partialloads / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Roger Josef Zem / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-29T01:55:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maia_MariadeLourdesOliveira_D.pdf: 6396882 bytes, checksum: b0a06b7f265dff67b45f506f542329d9 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Sistemas de destilação são amplamente utilizados em indústrias químicas e petroquímicas. Uma desvantagem desses sistemas, no entanto, é o fato dos mesmos apresentarem um grande consumo de energia. Dessa forma, a identificação de parâmetros como: refluxo mínimo, condição térmica da alimentação, posição do estágio da alimentação, etc., são extremamente importantes tanto para o projeto de colunas de destilação isoladas, como também para o seqüenciamento de colunas de destilação com reduzido consumo de energia. Visando a redução do consumo de energia de processos, a análise exergética tem sido amplamente utilizada. Por meio do cálculo do conteúdo de exergia das correntes do processo, é possível ter-se uma idéia da degradação da energia ao longo do mesmo. A medida da qualidade da energia é a exergia. O objetivo da análise exergética de processos é identificar as fontes de irreversibilidade, ou perda de exergia, e também identificar as modificações no processo que podem levar à redução dessa perda. Como resultado tem-se um menor consumo de energia. Somente recentemente, no entanto, a análise exergética tem sido aplicada a processos químicos. Como exemplo tem-se a metodologia proposta por Zemp (1994) na qual a seqüência ótima de colunas de destilação é a identificada como sendo a que apresenta menor perda de exergia. Uma desvantagem dessa metodologia, no entanto, é que a condição térmica da alimentação é fixada em líquido saturado. Neste trabalho, a análise exergética é utilizada na síntese e otimização de sistemas de destilação. Numa primeira etapa, o conceito de perfil quase-reversível para a separação de misturas multicomponentes em colunas de destilação isoladas foi utilizado, juntamente com a análise exergética, para a otimização da condição térmica da alimentação. Os bons resultados obtidos para vários sistemas motivaram a continuação do estudo em direção ao sequenciamento de colunas de destilação. O objetivo foi o de investigar se a otimização da condição térmica pode reduzir ainda mais o consumo de energia da seqüência previamente identificada como ótima. Modificação na pressão de operação das colunas da seqüência, assim como a influência da composição da alimentação, também foram consideradas. V ários sistemas com diferentes número de componentes foram utilizados para testar a metodologia. No caso dos sistemas temários, ambas as opções de seqüência foram estudadas. Os resultados provaram que a otimização das colunas não modifica a seqüência identificada como ótima. De uma maneira geral, foi possível propor uma metodologia para a síntese e otimização de sistema de destilação sem a necessidade da simulação rigorosa das colunas. Como vantagem tem-se o fato de que problemas de convergência não aparecem e não há a necessidade de se determinar o estágio da alimentação à priori / Abstract: Distillation systems are widely used in chemical and petrochemical industries. The main drawback of these systems, however, is the fact that they are energy intensive processes. Therefore, there is a need of a methodology that allows for the synthesis of distillation systems that present low energy consumption. In this sense, the correct identification of parameters such as: minimum reflux, feed stage location, etc plays an important role. In order to reduce the energy consumption of processes, the exergy analysis has appeared as an efficient too1. By computing the exergy content of the process streams the design engineer can understand how the energy degrades throughout the processo Exergy is a measurement of the quality of the energy. The goal of the exergy analysis is to identify sources of exergy losses, and the most appropriate modifications that will 1ead to the decrease of process irreversibility. As a result, the energy requirement of the process is reduced. Only recently, however, exergy analysis has been applied to chemical processo The optimum distillation column sequence, for example, was identified as the one that presents the lowest value of the minimum exergy loss (Zemp, 1994). However, the feed thermal condition is fixed as saturated liquido. In this work, exergy analysis is applied to the synthesis and optimisation of distillation columns sequences. Firstly, the concept of near-reversible column profile, together with the exergy analysis, were used to optimise the feed thermal condition of the feed. Secondly, it was investigated if different feed thermal condition can further reduce the overall energy consumption of a sequence. Not only were considered changes in the feed condition but it was also analysed other modifications in the operational conditions of each column of the sequence. The influence of the composition of the feed was tested as well. Several systems with different number of components were used to test the methodology. For the temary systems both direct and indirect separation were analysed. Results have shown that the optimisation of the columns do not change the selected optimum sequence. Overall, the exergy analysis applied to distillation systems has shown to be a useful tool to the synthesis and optimisation of such separation systems. By using the proposed methodology there is no need to resort to the rigorous simulation of each column of the sequence. Therefore, convergence problems as well as the tedious trial-and-error procedure for the determination of the optimal feed tray location are avoided. / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Mario Noboru Tamashiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-15T20:51:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Constantino_MairaAlves_M.pdf: 3844438 bytes, checksum: af45f6cbe23805204e63a810f7f6de8b (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Obtivemos a energia livre eletrostática de íons próximos a uma interface dielétrica planar e esférica entre fluidos imiscíveis utilizando a teoria de dielétrico contínuo. Para a geometria planar, o íon foi modelado como uma esfera dielétrica com densidade de carga superficial uniforme e fixa. Para evitar a polarização de cargas na interface iônica, consideramos não haver contraste dielétrico entre o interior do íon e o meio dielétrico externo em que ele está presente (aproximação de dielétrico misto), permitindo uma solução exata do problema eletrostático utilizando o método de carga imagem. Mostramos que resultados publicados anteriormente na literatura para este modelo subestimam a energia livre eletrostática associada a íons não-polarizáveis por uma ordem de magnitude, especialmente quando há penetração iônica parcial na interface. Para a geometria esférica, o íon é modelado tanto como pontual quanto como uma esfera com densidade de carga superficial uniforme e fixa cujo interior é novamente modelado utilizando a aproximação de dielétrico misto. Mostramos que as energias livres eletrostáticas dos íons pontual e de raio finito para a interface esférica são numericamente idênticas na ausência de penetração na interface e são sempre inferiores à energia livre eletrostática associada com a interface planar / Abstract: We obtain the electrostatic free energy of ions near a planar and spherical dielectric interface between immiscible fluids within the framework of the classical continuum dielectric theory. For the planar geometry, the ion is modeled as a dielectric sphere with a fixed uniform surface charge density. In order to avoid the generation of additional induced charges on the ionic surface, it is assumed there is no dielectric contrast between the ion core and the external dielectric medium where it is embedded (mixed-dielectric model), which allows an exact solution of the electrostatic problem by the image-charge method. It is shown that earlier results reported in the literature, especially when there is partial ionic penetration into the interface, underestimate the electrostatic free energy associated with nonpolarizable ions by an order of magnitude. For the spherical geometry, the ion is modeled as punctual and as a dielectric sphere with a fixed uniform surface charge density whose core is again modeled as a mixed dielectric. It is shown that the electrostatic free energies of the point-like and the finite-sized ions for the spherical interface are numerically the same in the absence of penetration into the interface and that they are always lower than the electrostatic free energy associated with the planar interface / Mestrado / Física Estatistica e Termodinamica / Mestra em Física