Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente [recurso eletrônico]
João Pedro Meireles Cardoso
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP C179d
[Development of a computational tool for teaching multicomponent distillation]
Campinas, SP : [s.n.], 2020.
1 recurso online (156 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Katia Tannous
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química
Resumo: Desde a criação do curso de engenharia química, houve um grande salto tecnológico. Softwares para simulação e projeto de equipamentos foram criados, porém alguns destes possuem um custo elevado, incompatíveis com orçamentos de empresas, universidades, profissionais autônomos e estudantes....
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Resumo: Desde a criação do curso de engenharia química, houve um grande salto tecnológico. Softwares para simulação e projeto de equipamentos foram criados, porém alguns destes possuem um custo elevado, incompatíveis com orçamentos de empresas, universidades, profissionais autônomos e estudantes. Com isso, este trabalho objetiva o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o projeto e avaliação de colunas de destilação de misturas multicomponentes, considerando uma base de dados de 113 hidrocarbonetos em dois módulos operacionais diferentes, Shortcut e Rigoroso. Equações de estado cúbicas de Peng-Robinson e Soave-Redlich-Kwong foram introduzidas para a determinação dos parâmetros termodinâmicos (pressão de bolha e de orvalho, e volatilidade relativa). Para o módulo Shortcut, foi implementado o método de Fenske-Underwood-Gilliland, a fim de determinar a razão de refluxo mínimo, o número teórico de estágios, as vazões molares e temperaturas do destilado e do resíduo de fundo, e o estágio de alimentação da coluna. Já para o módulo Rigoroso, utilizou-se o método Theta, que determina as vazões molares de líquido e vapor interestágios, a temperatura de cada estágio, a composição molar do destilado e do resíduo de fundo, e o fluxo de calor no condensador e refervedor. Os resultados podem ser exportados em arquivo PDF ou podem ser transferidos para uma nova planilha para tratamento dos dados. A metodologia de desenvolvimento do software foi o do "modelo V" em VBA usando Microsoft Excel® 2013. Os resultados foram comparados com o software Aspen Hysys®. Os testes termodinâmicos, do módulo Shortcut e do Rigoroso, obtiveram erros relativos médios menores que 5%. Esta ferramenta computacional foi testada em três diferentes cursos na Faculdade de Engenharia Química da Universidade Estadual de Campinas (FEQ-UNICAMP), mostrando que o software é intuitivo, fácil de achar as informações e de calcular os exercícios mais complexos. Sendo assim, este apresentou resultados significativos visto ser uma operação complexa, permitindo facilmente o projeto de uma coluna fracionadora, podendo ser usado por estudantes de engenharia química e profissionais de diferentes áreas para expandir seus conhecimentos
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Abstract: Since the beginning of the chemical engineering course, there has been a great technological leap. New software were created for simulation and equipment design, nevertheless some of them have a high cost, incompatible with budgets of companies, universities, freelancers, and student....
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Abstract: Since the beginning of the chemical engineering course, there has been a great technological leap. New software were created for simulation and equipment design, nevertheless some of them have a high cost, incompatible with budgets of companies, universities, freelancers, and student. Thus, this work aims to develop a computational tool for evaluation and distillation columns design of multicomponent mixtures, considering a database of 113 hydrocarbons in two different operational modules, Shortcut and Rigorous. Peng Robinson and Soave-Redlich-Kwong cubic equations of states were introduced to determine the thermodynamics parameters (bubble and dew pressure, and relative volatility). For the Shortcut module, the Fenske-Underwood-Gilliland method was implemented in order to determine the minimum reflux ratio, the theoretical number of stages, the molar flows and temperatures of the distillate and bottom residue, and the feeding stage of the column. For the Rigorous module, the Theta method was used, which determines the interstages molar flow rates of liquid and vapor, the temperature of each stage, the molar composition of the distillate and bottom residue, and the heat flow in the condenser and reboiler. The Results can be exported as a PDF file or can be transferred to a new spreadsheet for data processing. The software development methodology was the "V model" in VBA using Microsoft Excel® 2013. The results were compared with Aspen Hysys® software. Thermodynamic, Shortcut and Rigorous modules tests resulted in a mean relative errors of less than 5%. This computational tool was tested in three different courses in the School of Chemical Engineering at University of Campinas (FEQ-UNICAMP) showing that the software is intuitive, easy to find information and to calculate the most complex exercises. Therefore, it presented significant results since multicomponents distillation is a complex operation, allowing easily a fractionating column design, that can be used by chemical engineering students and professionals from different areas to expand their knowledge
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Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o ensino de destilação multicomponente [recurso eletrônico]
João Pedro Meireles Cardoso
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