Transferência de calor em um processo de pirólise de partículas de xisto de um reator industrial (original) (raw)
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A poluição por plásticos sólidos tem sido a preocupação mais crítica em todo o mundo nas últimas décadas. Estudos recentes no Brasil têm mostrado que a resina de polipropileno é a resina polimérica mais utilizada em escala industrial, representando mais de 20 % de todas. Estratégias ecologicamente corretas têm sido desenvolvidas tentando transformar a produção linear para circular desses materiais. Apesar de alguns não terem potencial para repolimerizar, a pirólise veio para transformar a incineração de resíduos em produção de combustível e dar aos subprodutos e resíduos uma forma de gerenciar energia. Este estudo identifica e avalia os Produtos Líquidos Orgânicos (OLP) provenientes da pirólise térmica e termocatalítica de resíduos industriais de polipropileno e foi escolhido o catalisador Na2CO3. A temperatura final de 500 ºC foi determinada e a rampa de temperatura do controlador definida foi de 10 ºC/min, com temperaturas de fundo (Tfundo) e topo (Ttopo) monitoradas, os resultado...
2012
Este trabalho comparou dois modelos matematicos do reator de um chiller por adsorcao quimica . Os modelos consideraram o reator como tendo as caracteristicas de transferencia de calor de um tubo aletado, com um adsorvente composto inserido entre as aletas. Considerou-se que o fluido de transferencia de calor poderia escoar no centro radial do leito adsortivo, ou em uma regiao anular ao redor desse leito. Um dos modelos considerou o leito adsortivo como tendo uma temperatura uniforme, enquanto o outro considerou os gradientes de temperatura axiais e radiais do leito adsortivo. Ambos os modelos matematicos foram simulados em ambiente MatLab. No primeiro modelo determinou-se quais as dimensoes do reator que possibilitam um fluxo de calor suficiente para a realizacao dos processos de adsorcao e dessorcao no tempo especificado, e nessas condicoes, calculou-se a potencia de refrigeracao especifica, a densidade de potencia de refrigeracao e o coeficiente de desempenho (COP). As variaveis i...
Modelação da transferência de calor em reactor de reformação tubular
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica, 2010
With the work developed for the present thesis, a numerical model was prepared to analyze the behavior of a reforming reactor, for methane or methanol as fuels. The developed model is based on the numerical resolution of transport of mass, energy and momentum equations. The steady state is considered and the domain is axissimetric. The resolution of the equations was performed by using a discretization method consisting in finite volumes, with the terms being solved by a hybrid upwind /central differences scheme. The kinetics of reformation was simulated with kinetic models from the literature. The reaction zone, where reforming occurs, was considered to be filled with two types of catalysts: monoliths or fixed-bed of spheres. A study was carried out for these porous media, consisting in the analysis of heat and mass transfer and pressure drop. This analysis was performed using some correlations present in the literature and by estimating those that were not available, with some simplifications. The model validation was made by four experimental test cases. The catalysts characteristics were unknown, so it was used a parameter to represent the internal diffusion in the catalyst particles. This parameter had to be fitted for each test case. The model and experimental results comparison took into account the outlet composition, the conversion of the fuel and temperature profiles. The model proved to be able to calculate consistent results with what was expected. So the model can be used in future investigations in the reforming field, for both methane and methanol.
Comportamentos din�micos em um reator industrial de polimeriza��o em fase gasosa
2005
(invited paper): In gas-phase ethylene polymerization reactors, tight temperature control is of utmost importance to ensure that the temperature in the reaction zone is kept above the dew point of reactants, yet below the melt point of the polymer. Another important point is that if the temperature was under open-loop conditions, these reactors are prone to instability and limit cycles, however can be easily stabilized with an appropriate temperature controller. In this work, a detailed study of the dynamic behavior of an industrial fluidized-bed polymerization reactor is carried out, with the location of bifurcation points and system stabilization by PID controller designed via optimization in the frequency domain.
Universidade Federal de Campina Grande, 2004
In this work, various analytic and numeric three-dimensional mathematical models were developed and presented to study heat transfer inside a fixed bed reactor, using a equilibrium or convective boundary condition, constant or variable thermal conductivity of the reactor and system with or without chemical reaction. The mathematical modeling presented has been the flexibility of adapting to beds with geometric shape varying from a rectangular channel to the elliptic cylinder, including the cylinder circular. The numeric methodology used to solve the differential equations that represent the physical phenomenon is based in the finite volume method. For discretize the general conservation energy equation the WUDS (Weighted Upstream Differentiates Scheme) scheme was used as interpolation function for convective and diffusive terms and a totally implicit formulation. The linear algebraic equations system resultant of the discretization of the energy equation in all points of the computational domain is iteratively solved by Gauss-Seidel method. Results of the temperature distribution inside the reactor in function of the radial and angular positions, in different positions along the equipment are shown and analyzed. Several process conditions were studied, varying the heat transfer convective coefficient, the reactor geometric aspect ration, the reagent concentration, the temperature and superficial velocity of the fluid in entrance of the system. As an application of this work, the mathematical models developed were used to adjust the temperature experimental data collected in a thermal measures cell (fixed bed reactor) of cylindrical traverse section, seeking estimate thermal conductivity and heat transfer coefficient of the particles bed under several experimental conditions, using the minimum quadratic error technique.
Transferência De Calor No Reator De Mini Chiller Por Adsorção Construído Com Fins Didáticos
2013
Climatizadores e refrigeradores por adsorcao produzem efeito frigorifico utilizando calor como principal fonte de energia. Como o processo de producao de efeito frigorifico envolve aquecimento e posterior arrefecido do adsorvente contido em um reator, as caracteristicas de transferencia de calor nesse reator sao importantes para que o sistema opere com altas densidades de potencias de refrigeracao. Na literatura e possivel encontrar varias das alternativas utilizadas para melhorar o processo de tranferencia de calor no reator adsortivo ( KIPLAGAT et al. , 2011). Como sistemas de refrigeracao por adsorcao sao bem menos conhecidos que os sistemas de refrigeracao por compressao mecânica acionados por energia eletrica, estamos desenvolvendo um mini chiller por adsorcao para ser utillizado com fins didaticos. Nesta primeira etapa do projeto, comparamos a taxa de transferencia de calor para a silica gel contida em reatores feitos de dois tipos de materiais.
ANÁLISE DINÂMICA DE UM PROCESSO CONTÍNUO DE PASTEURIZAÇÃO EM TROCADORES DE CALOR A PLACAS
Pasteurization is a thermal process used to inactivate pathogenic and deteriorative microorganisms in liquid foods. Process control is essential for the temperature maintenance of pasteurization, so that the dynamic model is an important tool in the development, controller tests, and also in the procedure of operation. The aim of this work was the development and experimental validation of the dynamic model of a plate pasteurizer with three sections of heat exchange studying the transient state operation. The model consists of differential equations of thermal energy balance between channels and plates of heat exchanger, heat loss to the environment of the holding tube and connections and their respective initial and boundary conditions. The heat transfer coefficients of plate heat exchanger and tubes were determined experimentally. In the simulation, finite difference methods were adopted and the math solving was performed using the gPROMS software. The model was applied to represent the behavior of a plate pasteurizer in laboratory scale (Armfield FT43A), operating in two conditions: free of fouling and with fouling influence on the heating section of the heat exchanger. Experimental tests of the start-up and of disturbances in flow rates of the process were performed for the model validation. Thermocouples were inserted at various points of the equipment and the temperatures were recorded with a data acquisition system. In order to study the influence of the fouling, experimental tests were performed with two kinds of milk to obtain high and low fouling. Plates of the heat exchanger were weighed and photographed before and after of the fouling tests for evaluate the deposit formed. Generic models of fouling were used to simulate the effect of fouling on the pasteurization process. Through the comparison of experimental and simulated results, it was verified that the mathematical modeling for the transient operation of the pasteurization process was very satisfactory.
Estudo da transferência de calor durante a injeção de vapor em poços de petróleo
Lajer - Latin American Journal of Energy Research, ISSN: 2358-2286, DOI (prefixo): 10.21712, 2014
Os métodos de recuperação especial são fundamentais quando o assunto em pauta é a produção de óleos pesados. Cientes de que as reservas mundiais desta classe de hidrocarbonetos são bastante significativas, entender estes mecanismos torna-se extremamente relevante para um engenheiro de petróleo ou outro profissional da área. Os métodos térmicos respondem pela maior parte da aplicação dos métodos especiais de recuperação e são também os que mais avançaram tecnologicamente ao longo das últimas décadas. Uma das principais tecnologias utilizadas é a de injeção de vapor, que visa principalmente diminuir a viscosidade do óleo e consequentemente aumentar sua mobilidade. Um desafio enfrentado pelas companhias que geram e injetam vapor é a redução da perda de calor para o ambiente. Seja através da otimização do layout, seja através da utilização de Unidades de Geração de Vapor móveis, o que importa é conseguir reduzir as perdas para que o vapor saturado chegue até a zona produtora com o títul...
PROOF-01 Efeitos Da Porosidade Na Transferência De Calor Durante O Processo De Solidificação Do TNT
RESUMO O carregamento de munições alto explosivas pode ser feito vertendo explosi-vo líquido em seu interior, seguido de um resfriamento que resulta na solidificação do explosivo. Contudo, neste processo, vazios podem se formar no interior do ex-plosivo. Estes defeitos tornam o artefato inseguro e ineficiente, pois podem oca-sionar explosões prematuras e efeitos terminais deficientes. O presente trabalho tem por objetivo avaliar o processo de solidificação do TNT por meio da solução numérica de um modelo matemático. Neste modelo, o método da capacidade efeti-va empregado na equação de transferência de calor, é aplicado a um problema uni-dimensional transiente de solidificação do TNT. O modelo matemático é resolvido numericamente pelo método dos volumes finitos, utilizando um esquema explícito. Os efeitos da porosidade são introduzidos no modelo por meio de funções que mo-dificam as propriedades termofísicas. Soluções numéricas para o modelo proposto são confrontadas com soluções de ...