Muitas áreas da indústria utilizam substanciais somas de energia térmica, geralmente obtida pela combustão de óleo, gás ou carvão. Na queima destes combustíveis geralmente é utilizado ar como oxidante, que é constituído aproximadamente por 21% de O2 e 79% de N2, em volume. Em muitos casos, os processos de combustão podem ser enriquecidos com o uso de oxidantes que possuem concentrações de oxigênio maior que a existente no ar. Isto é conhecido como combustão enriquecida com oxigênio (OEC) que pode trazer vários benefícios como a redução do consumo de combustíveis, aumento da energia térmica disponível, redução no volume dos gases de combustão, baixo custo de adaptação dos equipamentos existentes, entre outros. Com este cenário, o presente trabalho investiga o uso da combustão enriquecida com oxigênio em uma turbina a gás industriais de um eixo. O equipamento foi modelado termodinamicamente e com a consideração que os gases de combustão formados se encontram em equilíbrio químico. Dessa forma, são estudadas três formas de operação da turbina a gás com o uso do processo de enriquecimento da combustão, que são: 1) vazão de ar de admissão constante, 2) potência líquida constante com rotação fixa e 3) potência líquida constante com rotação variável. Os resultados mostram que pode ser obtido um aumento de até 143% na potência líquida e de 24% no rendimento térmico do ciclo para o caso 1. Entretanto, é necessária uma substancial soma de oxigênio para sustentar o processo. / Many industry areas use large amounts of thermal energy, usually obtained by burning oil, gas or coal. The combustion of these fuels generally used air as an oxidant, which consists of approximately 21% O2 and 79% N2, in volume. In many cases, combustion processes can be enriched with the use of oxidants with higher concentration of oxygen than present in the air. This is known as oxygen-enhanced combustion (OEC), which can provide several benefits such as reduced fuel consumption, increased thermal energy availability, reduction in flue gas volume, low retrofitting cost and others. With this background, this work investigates the use of oxygen-enhanced combustion in heavy duty single-shaft gas turbine. The equipment was thermodynamically modeled and the consideration that the combustion gases are in chemical equilibrium. Thus, three possible ways of implementation of the enrichment process of combustion were studied, which are: 1) constant intake air flow, 2) constant net power with fixed rotation and 3) constant net power with variable speed. The results showed that one can be obtained up to 143% increase in net power and 24% in thermal efficiency of the cycle in case 1. However, it’s necessary a substantial amount of oxygen to sustain the OEC process.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-02Bitstream added on 2014-06-13T18:29:00Z : No. of bitstreams: 1 almeida_gg_me_ilha.pdf: 925010 bytes, checksum: ba70af9cfa40dd107474b49097634afa (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Apresenta-se neste trabalho o estudo das propriedades estruturais e termodinâmicas dos líquidos acetona (ACT), N-metilformamida (NMF) e de suas misturas, utilizando-se simulação computacional com método Monte Carlo. O estudo foi realizado com o intuito de se entender melhor os mecanismos moleculares envolvidos na estabilização enzimática em meios não aquosos, uma vez que há um aumento significativo no uso de biocatálise nas indústrias química e farmacêutica nos últimos anos. Os resultados estruturais obtidos para os líquidos puros foram comparados com os obtidos por difratometria de nêutrons com substituição isotópica e posterior refinamento por meio do método EPSR (refinamento estrutural por potencial empírico). As simulações foram feitas no ensemble isotérmico- isobárico com temperatura de 298 K e pressão de 1 atm. A energia de interação intermolecular foi calculada utilizando-se o potencial de pares clássico 6-12 Lennard-Jones somado ao potencial de Coulomb. Os valores teóricos obtidos para o calor de vaporização e densidade estão em bom acordo com os experimentais para os líquidos puros. Verificou-se uma boa concordância entre a estrutura teórica e experimental dos líquidos (especialmente para a NMF). Na análise dos líquidos puros foi constatada diferença estrutural e termodinâmica entre eles, sobretudo em decorrência da presença de ligações de hidrogênio na NMF e ausência destas na ACT. Para a mistura, observou-se uma maior energia de interação entre moléculas de NMF do que de ACT, devido à presença de ligações de hidrogênio na primeira. Verificou-se também a formação de ligações de hidrogênio entre moléculas dos dois líquidos, com um aumento da força de interação por ligações de hidrogênio encontradas entre moléculas de NMF à medida que se adiciona acetona... / This work presents the study of structural and thermodynamic properties of acetone (ACT) - N-methylformamide (NMF) mixtures using Monte Carlo simulation. The study has been performed in order to better understand the molecular mechanisms involved in the enzyme’s stabilization in no aqueous media, since there is a significant increase in the use of biocatalysis in pharmaceutical and chemical industries in recent years. The structural results obtained for the pure liquids were compared with those obtained by neutron diffraction with isotopic substitution and subsequent refinement by the EPSR (empirical potential refinement) method. The simulations were performed in the isothermal-isobaric ensemble with a temperature of 298 K and 1 atm. The intermolecular energy was calculated using the classical 6-12 Lennard-Jones plus Coulomb pair potential. The theoretical values obtained for the heat of vaporization and density are in good agreement with the experimental data for pure liquids. There was a good agreement between experimental and theoretical structure of liquids (especially for NMF). In the pure liquids’ analysis was found structural and thermodynamic differences among them, mainly due to the presence of hydrogen bonds in the NMF and the lack of it in the ACT. In the mixture, the interaction energy between the NMF molecules is larger than between the ACT molecules, also a consequence of the presence of hydrogen bonds in the first ones. It was also found the formation of hydrogen bonds between the two liquids, with an increase in the strength of hydrogen bond interaction between the NMF molecules as ACT was added due to some sort of solvophobic effect. The concentration’s influence on the dipolar correlation between the molecules of the liquid has been explored with discussion of the structure in the solvation shells in the mixture... (Complete abstract click electronic access below)

Muitas áreas da indústria utilizam substanciais somas de energia térmica, geralmente obtida pela combustão de óleo, gás ou carvão. Na queima destes combustíveis geralmente é utilizado ar como oxidante, que é constituído aproximadamente por 21% de O2 e 79% de N2, em volume. Em muitos casos, os processos de combustão podem ser enriquecidos com o uso de oxidantes que possuem concentrações de oxigênio maior que a existente no ar. Isto é conhecido como combustão enriquecida com oxigênio (OEC) que pode trazer vários benefícios como a redução do consumo de combustíveis, aumento da energia térmica disponível, redução no volume dos gases de combustão, baixo custo de adaptação dos equipamentos existentes, entre outros. Com este cenário, o presente trabalho investiga o uso da combustão enriquecida com oxigênio em uma turbina a gás industriais de um eixo. O equipamento foi modelado termodinamicamente e com a consideração que os gases de combustão formados se encontram em equilíbrio químico. Dessa forma, são estudadas três formas de operação da turbina a gás com o uso do processo de enriquecimento da combustão, que são: 1) vazão de ar de admissão constante, 2) potência líquida constante com rotação fixa e 3) potência líquida constante com rotação variável. Os resultados mostram que pode ser obtido um aumento de até 143% na potência líquida e de 24% no rendimento térmico do ciclo para o caso 1. Entretanto, é necessária uma substancial soma de oxigênio para sustentar o processo. / Many industry areas use large amounts of thermal energy, usually obtained by burning oil, gas or coal. The combustion of these fuels generally used air as an oxidant, which consists of approximately 21% O2 and 79% N2, in volume. In many cases, combustion processes can be enriched with the use of oxidants with higher concentration of oxygen than present in the air. This is known as oxygen-enhanced combustion (OEC), which can provide several benefits such as reduced fuel consumption, increased thermal energy availability, reduction in flue gas volume, low retrofitting cost and others. With this background, this work investigates the use of oxygen-enhanced combustion in heavy duty single-shaft gas turbine. The equipment was thermodynamically modeled and the consideration that the combustion gases are in chemical equilibrium. Thus, three possible ways of implementation of the enrichment process of combustion were studied, which are: 1) constant intake air flow, 2) constant net power with fixed rotation and 3) constant net power with variable speed. The results showed that one can be obtained up to 143% increase in net power and 24% in thermal efficiency of the cycle in case 1. However, it’s necessary a substantial amount of oxygen to sustain the OEC process.

Orientador: João Manuel Marques Cordeiro / Banca: Rosangela da Silva de Laurentiz / Banca: José Roberto dos Santos Politi / Resumo: Apresenta-se neste trabalho o estudo das propriedades estruturais e termodinâmicas dos líquidos acetona (ACT), N-metilformamida (NMF) e de suas misturas, utilizando-se simulação computacional com método Monte Carlo. O estudo foi realizado com o intuito de se entender melhor os mecanismos moleculares envolvidos na estabilização enzimática em meios não aquosos, uma vez que há um aumento significativo no uso de biocatálise nas indústrias química e farmacêutica nos últimos anos. Os resultados estruturais obtidos para os líquidos puros foram comparados com os obtidos por difratometria de nêutrons com substituição isotópica e posterior refinamento por meio do método EPSR (refinamento estrutural por potencial empírico). As simulações foram feitas no ensemble isotérmico- isobárico com temperatura de 298 K e pressão de 1 atm. A energia de interação intermolecular foi calculada utilizando-se o potencial de pares clássico 6-12 Lennard-Jones somado ao potencial de Coulomb. Os valores teóricos obtidos para o calor de vaporização e densidade estão em bom acordo com os experimentais para os líquidos puros. Verificou-se uma boa concordância entre a estrutura teórica e experimental dos líquidos (especialmente para a NMF). Na análise dos líquidos puros foi constatada diferença estrutural e termodinâmica entre eles, sobretudo em decorrência da presença de ligações de hidrogênio na NMF e ausência destas na ACT. Para a mistura, observou-se uma maior energia de interação entre moléculas de NMF do que de ACT, devido à presença de ligações de hidrogênio na primeira. Verificou-se também a formação de ligações de hidrogênio entre moléculas dos dois líquidos, com um aumento da força de interação por ligações de hidrogênio encontradas entre moléculas de NMF à medida que se adiciona acetona... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents the study of structural and thermodynamic properties of acetone (ACT) - N-methylformamide (NMF) mixtures using Monte Carlo simulation. The study has been performed in order to better understand the molecular mechanisms involved in the enzyme's stabilization in no aqueous media, since there is a significant increase in the use of biocatalysis in pharmaceutical and chemical industries in recent years. The structural results obtained for the pure liquids were compared with those obtained by neutron diffraction with isotopic substitution and subsequent refinement by the EPSR (empirical potential refinement) method. The simulations were performed in the isothermal-isobaric ensemble with a temperature of 298 K and 1 atm. The intermolecular energy was calculated using the classical 6-12 Lennard-Jones plus Coulomb pair potential. The theoretical values obtained for the heat of vaporization and density are in good agreement with the experimental data for pure liquids. There was a good agreement between experimental and theoretical structure of liquids (especially for NMF). In the pure liquids' analysis was found structural and thermodynamic differences among them, mainly due to the presence of hydrogen bonds in the NMF and the lack of it in the ACT. In the mixture, the interaction energy between the NMF molecules is larger than between the ACT molecules, also a consequence of the presence of hydrogen bonds in the first ones. It was also found the formation of hydrogen bonds between the two liquids, with an increase in the strength of hydrogen bond interaction between the NMF molecules as ACT was added due to some sort of solvophobic effect. The concentration's influence on the dipolar correlation between the molecules of the liquid has been explored with discussion of the structure in the solvation shells in the mixture... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O consumo de sucos de frutas tem crescido, devido a comodidade e praticidade gerada pelos produtos prontos. Segundo a AssociaÃÃo Brasileira das IndÃstrias de Refrigerantes, em 2012, a produÃÃo anual foi de 987 milhÃes de litros de sucos de frutas no Brasil. No entanto, para alcanÃar maior eficiÃncia e rendimento, torna-se necessÃrio o conhecimento do comportamento reolÃgico das matÃrias-primas. A viscosidade à uma das propriedades reolÃgicas usada em diversas aplicaÃÃes, tais como: parÃmetro para o cÃlculo de coeficientes de transferÃncia de calor e massa; dimensionamento de equipamentos; avaliaÃÃo de custos; projetos de processos; controle de qualidade do produto; alÃm de possibilitar a compreensÃo da estrutura quÃmica das matÃrias-primas. Durante o processamento industrial dos sucos de frutas, a matÃria-prima à submetida à variaÃÃes de temperaturas e concentraÃÃes de sÃlidos que alteram sua viscosidade. Por esse motivo, o conhecimento dos efeitos combinados desses dois parÃmetros na viscosidade à essencial para a indÃstria de sucos. Nesse trabalho, dados experimentais da literatura para onze sucos clarificados de frutas (manga, cereja, maÃÃ, pÃssego, groselha, romÃ, pÃra, limÃo, tangerina, limÃo-galego e uva) em concentraÃÃes e temperaturas de 15,0 a 74,0 ÂBrix, e 278,15 a 393,15 K, respectivamente, foram modelados utilizando correlaÃÃes empÃricas e semi-empÃricas oriundas da literatura. ParÃmetros globais e especÃficos, respectivamente, em funÃÃo da temperatura e concentraÃÃo de sÃlidos solÃveis totais (SST), foram mantidos nos modelos. Quatro equaÃÃes foram avaliadas no cÃlculo da energia de ativaÃÃo (equaÃÃo da reta, exponencial, polinomial de 2 e 3 ordem) nos modelos. E trÃs estratÃgias de modelagem foram realizadas: ajuste para todas as concentraÃÃes de SST e temperaturas; em diferentes faixas de concentraÃÃes de SST; e, diferentes faixas de temperaturas. A estratÃgia de otimizaÃÃo por faixas de concentraÃÃes de SST mostrou-se a mais adequada. Duas relaÃÃes matemÃticas exponenciais, baseadas na correlaÃÃo de Arrhenius, obtiveram bons resultados na prediÃÃo da viscosidade dinÃmica de sucos de frutas clarificados entre as concentraÃÃes de 17,0 a 50,1 ÂBrix para todas as temperaturas de estudo. Enquanto que o uso da equaÃÃo de Vogel obteve bons resultados para concentraÃÃes de 51,0 a 66,0 ÂBrix na prediÃÃo da viscosidade dinÃmica dos sucos de frutas. Os modelos foram validados com dados experimentais para suco clarificado de laranja em baixas (30,7 a 50,5 ÂBrix) e altas concentraÃÃes (54,1 a 63,5 ÂBrix) de SST, com excelente prediÃÃo da viscosidade dinÃmica. / The comsumption of fruit juices has grown due to co nvenience and practicality generated by the finished products. According to the AssociaÃÃo Brasileira das IndÃstrias de Refrigerantes, in 2012 the annual production was 987 million liter s of fruit juices in Brazil. However, to achieve greater efficiency and performance, it is n ecessary to know the rheological behavior of the raw materials. Among rheological properties, viscosity is widely used in industrial and academic applications such as: a parameter for the calculation of heat and mass transfer coefficients; equipment design; cost assessment; de sign processes; quality control of the product; and enable an understanding of the chemica l structure of raw materials. During industrial processing of fruit juices, the raw mate rials are submitted to temperatures and concentrations of solids variations that altering i ts viscosity. Therefore, the knowledge of the combined effect of temperature and concentration of solids on viscosity are essential for the juice processing. In this work, literature data fro m eleven clarified juices of fruit (mango, cherry, apple, peach, blackcurrant, pomegranate, pe ar, lemon, tangerine, lime and grape) at concentrations and temperatures from 15.0 to 74.0  Brix and from 278.15 to 393.15 K, respectively, were modeled using empirical and semi -empirical correlations derived from the literature. Global and specific parameters for all studied models been obtained in function of temperature and total soluble solids (TSS) concentr ation. Four equations were evaluated to calculate the activation energy in each model (line ar equation, exponential, polynomial of 2nd and 3rd order) using activation energy as specific parameter, and three different modeling strategies were conducted: for all TSS concentratio ns and temperatures; two ranges concentrations of TSS; and, two ranges of temperatu res. The optimization strategy for the concentrations TSS range proved the most suitable. Two exponential mathematical relations based on correlation of Arrhenius have been success ful in predicting the dynamic viscosity of clarified fruit juices at concentrations from 17.0 to 50.1 ÂBrix for all temperatures studied. While Vogel's equation obtained good results for co ncentrations of 51.0 to 66.0 ÂBrix in predicting the dynamic viscosity of fruit juices. T he models were validated using experimental data to clarified orange juices at low (30.7 to 50.5 ÂBrix) and high concentrations (54.1 to 63.5 ÂBrix) of TSS, with ex cellent prediction of dynamic viscosity

Muitas áreas da indústria utilizam substanciais somas de energia térmica, geralmente obtida pela combustão de óleo, gás ou carvão. Na queima destes combustíveis geralmente é utilizado ar como oxidante, que é constituído aproximadamente por 21% de O2 e 79% de N2, em volume. Em muitos casos, os processos de combustão podem ser enriquecidos com o uso de oxidantes que possuem concentrações de oxigênio maior que a existente no ar. Isto é conhecido como combustão enriquecida com oxigênio (OEC) que pode trazer vários benefícios como a redução do consumo de combustíveis, aumento da energia térmica disponível, redução no volume dos gases de combustão, baixo custo de adaptação dos equipamentos existentes, entre outros. Com este cenário, o presente trabalho investiga o uso da combustão enriquecida com oxigênio em uma turbina a gás industriais de um eixo. O equipamento foi modelado termodinamicamente e com a consideração que os gases de combustão formados se encontram em equilíbrio químico. Dessa forma, são estudadas três formas de operação da turbina a gás com o uso do processo de enriquecimento da combustão, que são: 1) vazão de ar de admissão constante, 2) potência líquida constante com rotação fixa e 3) potência líquida constante com rotação variável. Os resultados mostram que pode ser obtido um aumento de até 143% na potência líquida e de 24% no rendimento térmico do ciclo para o caso 1. Entretanto, é necessária uma substancial soma de oxigênio para sustentar o processo. / Many industry areas use large amounts of thermal energy, usually obtained by burning oil, gas or coal. The combustion of these fuels generally used air as an oxidant, which consists of approximately 21% O2 and 79% N2, in volume. In many cases, combustion processes can be enriched with the use of oxidants with higher concentration of oxygen than present in the air. This is known as oxygen-enhanced combustion (OEC), which can provide several benefits such as reduced fuel consumption, increased thermal energy availability, reduction in flue gas volume, low retrofitting cost and others. With this background, this work investigates the use of oxygen-enhanced combustion in heavy duty single-shaft gas turbine. The equipment was thermodynamically modeled and the consideration that the combustion gases are in chemical equilibrium. Thus, three possible ways of implementation of the enrichment process of combustion were studied, which are: 1) constant intake air flow, 2) constant net power with fixed rotation and 3) constant net power with variable speed. The results showed that one can be obtained up to 143% increase in net power and 24% in thermal efficiency of the cycle in case 1. However, it’s necessary a substantial amount of oxygen to sustain the OEC process.

Orientador: Claudio Airoldi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T02:05:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_AlaneAzevedo_D.pdf: 17904137 bytes, checksum: 502a56cd671d10614a5c034a8a3cf22e (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Os ácidos silícicos magadeíta, kaneíta, e kanemita, com fórmula geral, Na2O(4-22)SiO2.(5-10)H2O, definem uma classe de compostos com arranjos lamelares distintos, cujas estruturas permitem não somente intercalações, como também reações de imobilização, uma vez que as propriedades físicas dos silicatos incluem uma elevada capacidade na troca de íons, sendo que o sódio pode ser substituído por próton, outros cátions ou íons amônio quaternários. As matrizes lamelares magadeíta, kaneíta e kanemita foram sintetizadas e tiveram a troca do cátion sódio por prótons, a fim de aumentar a reatividade das mesmas para efetivar processos de intercalação e imobilização. As matrizes sódicas também foram intercaladas com o surfactante brometo de cetiltrimetilamônio, CTAB, para expandir suas distâncias basais e permitir a incorporação de moléculas volumosas. Tais matrizes e suas formas modificadas foram utilizadas no processo de sorção de cátions metálicos, em solução aquosa, no qual os dados calorimétricos demonstraram que os processos são favoráveis na sorção, verificados através dos valores das grandezas termodinâmicas. Foram utilizadas, também, no processo de sorção de corantes de solução aquosa e na determinação da quantidade de aminas intercaladas. Os dados experimentais de sorção foram ajustados aos modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin, no equilíbrio. As matrizes originais e intercaladas foram, então, caracterizadas pelas técnicas de difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho, ressonância magnética nuclear (RMN), termogravimetria e microscopia eletrônica de varredura. Os dados de raios X confirmaram o sucesso das intercalações, através do aumento das distâncias basais, devido à entrada de moléculas convidadas na cavidade interlamelar. Os espectros de RMN dos núcleos de carbono e silício no estado sólido comprovaram a incorporação dos agentes sililantes nas estruturas dos ácidos silícicos / Abstract: The silicic magadiite, kenyaite and kanemita acids with general formula, Na2O(4-22)SiO2.(5-10)H2O, defines a class of compounds with distint layered arrangements, whose structures permit not only intercalation, as well as immobilization reactions, which physical silicates properties include a high capacity in ion exchange properties, being sodium substituted by proton, other cations or quaternary ammonium ions. The lamellar magadiite, kenyaite and kanemite matrices were synthesized and had the sodium cation exchanged by protons, in order to increase the reactivity to execute the intercalation and immobilization processes. The sodic matrices were intercalated with cetyltrimetylammonium bromide, CTAB, with expansion of their basal distances and also to allow voluminous molecule incorporation. Such matrices and their modified forms had been used in the metallic sorption processes in aqueous solution, in which the calorimetric data demonstrated that these sorptions are favorable, after proving through the thermodynamic data. The same procedure was also used for dye sorption from aqueous solution and the determination of the amount of intercalated amines. The experimental data were adjusted to the Lamgmuir, the Freundlich and the Temkin models at equilibrium. The original and intercalated matrices had been, then, characterized by X-ray difractions, infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance (RMN), thermogravimetry and scanning electronic microscopy. The Xrays data confirmed the success of the intercalation through the increase of the basal distances, due to the entrance of invited molecule in the interlamelar cavity. The RMN spectra for carbon and silicon nuclei in the solid state demonstrated the incorporation of the silylating agents in the silicic acid structures / Doutorado / Quimica Inorganica

La cristallisation est un procédé majeur de l’industrie pharmaceutique. Dans la mise au point d’un nouveau procédé de cristallisation, l’information essentielle est la solubilité de la molécule produite dans le solvant de cristallisation. Cette donnée n’est généralement pas connue lors de la phase de développement d’un nouveau principe actif. Elle doit donc être déterminée. L’objectif de cette thèse est d’étudier, et d’approfondir, l’utilisation de modèles thermodynamiques pour prédire la solubilité de molécules organiques complexes. Pour cela, six molécules sont prises pour référence : l’ibuprofène, le paracétamol, les acides salicylique, benzoïque et 4-aminobenzoïque et l’anthracène. Les modèles étudiés sont UNIFAC et ses modifications, COSMO-SAC, NRTL-SAC et PC-SAFT. Dans un premier temps, les potentialités de chaque modèle pour prédire la solubilité dans des solvants purs et des mélanges de solvants sont analysées. Dans un second temps, le modèle COSMO-SAC est approfondi et amélioré pour la prédiction des équilibres liquide-solide mettant en jeu des molécules complexes. Enfin, une nouvelle voie de mesure expérimentale de la solubilité dans de très faibles volumes est ouverte par l’intermédiaire de l’outil microfluidique. / Crystallization is a key process of the pharmaceutical industry. When developing a new crystallization process, the most important thing to discover is the final product solubility in a given solvent. However, it is generally unknown at this early step of drug development. The solubility has to be determined. The objective of this work is to study, and deepen, the use of thermodynamic models for solubility predictions of molecules of pharmaceutical interest. To do so, six complex organic molecules have been chosen : ibuprofen, paracetamol, salicylic acid, benzoic acid, 4-aminobenzoic acid and anthracene. The studied models are UNIFAC and its modifications, COSMO-SAC, NRTL-SAC and PC-SAFT. Initially, these models are analysed and used for predicting solubility in pure and mixed solvents. Subsequent work concerns the COSMO-SAC model in more details. It is more particularly improved for solubility predictions. Finally, a road is opened for solubility measurements in low volumes with the use of microfluidics.

The aim of this thesis is to examine the effect that Thermal Energy Storage (TES) sizing has on a building’s ability to meet heating and cooling demands in an energy and cost efficient manner. The focus of the research is the quantification the effects of TES for system sizing and boiler cycling. Research is accomplished by modelling TES systems with various storage capacities using thermodynamic analysis. Energy costs are subject to increase during peak usage periods due to a limited supply of energy. Peak heating and cooling periods also force thermal systems to be sized for loads that are only experienced for a small fraction of the year leading to poor efficiencies and frequent cycling during off peak times of year. TES introduces the capability to mitigate this issue by shifting peak thermal loads from one period to another, theoretically reducing the minimum necessary boiler or chiller capacity for a given system and potentially improving the efficiency of 4 thermal systems. The scope of this research is to model the operation of thermal systems with varying storage capacities in order to quantify these capabilities with respect to capacity and cycling. This is accomplished with modelling in Transient Systems Simulation Program (TRNSYS). In this software, a simple heating loop and cooling loop are independently considered and subjected to hourly load data extrapolated from heating and cooling load data originating from a retirement community in Massachusetts. The model built is intended to be robust enough to be easily applied and adapted to assess similar problems with energy storage capacity sizing.

PEGylation of protein side-chains has been used for more than 30 years to enhance the pharmacokinetic properties of protein drugs, and has been enabled by the recent development of many chemoselective reactions for protein side-chain modification. However, there are no structure- or sequence-based guidelines for selecting sites that provide optimal PEG-based pharmacokinetic enhancement with minimal loss to biological activity. Chapter 1 is a brief introduction to protein PEGylation. In chapter 2 we use the WW domain of the human protein Pin 1 (WW) as a model system to probe the impact of PEG on protein conformational stability. Using a combination of experimental and theoretical approaches, we develop a structure-based method for predicting which sites within WW are most likely to experience PEG-based stabilization, and show that this method correctly predicts the location of a stabilizing PEGylation site within the chicken Src SH3 domain. PEG-based stabilization in WW is associated with enhanced resistance to proteolysis, is entropic in origin, and likely involves disruption by PEG of the network of hydrogen-bound solvent molecules that surround the protein. Chapter 3 shows that PEG-based stabilization of the WW domain depends strongly on the identity of the PEG-protein linker, with the most stabilizing linkers involving conjugation of PEG to an Asn side-chain amide nitrogen. Chapter 4 investigates the interplay between structure-based guidelines for PEG-base stabilization developed in chapter 2 and the different chemistries explored in chapter 3.