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Type: TESE
Title: Modelos de ordem reduzida e simulação em colunas de destilação
Author: Simões, Alexandre Rodrigues
Advisor: Mendes, Mario de Jesus, 1938-
Abstract: Resumo: Uma das maiores dificuldades encontradas no estudo dos processos de separação por estágios é a grande dimensão dos modelos do processo. Assim, a simulação desses processos envolve um elevado número de equações algébrico-diferenciais não-lineares ocasionando um elevado esforço computacional. Vários pesquisadores têm proposto estratégias que reduzam a dimensão dos modelos, estas técnicas recebem o nome de métodos de redução de ordem e os modelos por ela obtidos são denominados modelos de ordem reduzida. Este trabalho tem como objetivos o desenvolvimento de modelos de ordem reduzida para sistemas de processos de separação por estágios usando a metodologia da colocação ortogonal discreta, a seleção da melhor estratégia de colocação, assim como a seleção do algoritmo mais adequado para a solução das equações do modelo reduzido visando selecionar aquela combinação de estrutura de modelo e de algoritmo que permita obter uma simulação adequada e custo computacional mínimo. A aplicação do método da colocação ortogonal é estendida à solução de equações às diferenças, a partir do desenvolvimento de uma metodologia que unifica o uso do método da colocação ortogonal tanto para a solução de equações diferenciais quanto para a de equações às diferenças. Os resultados obtidos nas simulações realizadas demonstram a viabilidade da aplicação da colocação ortogonal discreta na simulação de colunas de destilação em estado estacionário. O esquema de colocação ortogonal mista levou a uma melhor aproximação em relação à colocação ortogonal mista modificada, além de uma redução considerável no tempo computacional em comparação com o modelo completo

Abstract: One of the largest difficulties found in the analysis of staged separation processes is the great dimension of their models. Thus, the simulation of these processes involves a high number of algebraic-differential equations, causing a high computational effort. Several researchers have been proposing order reduction strategies, that is reduce the dimension of the models. This work has as objectives the development of reduced order models for systems of staged separation processes through collocation strategies, the selection of the best collocation strategy, as well as the selection of the algorithm more adapted for the solution of the equations of the model seeking that combination of model structure and of algorithm that allows to obtain an appropriate simulation and minimum computational cost. The application of the method of orthogonal collocation is extended to the solution of differences equations, starting from the development of a methodology that unifies the use of orthogonal collocation for the solution of differential equations as well as for the one of differences equations. The results obtained in the simulations demonstrate the viability of the application of discrete orthogonal collocation in the simulation of distillation columns in stationary state. The discrete mixed orthogonal collocation led to a better approach than the modified mixed orthogonal collocation. Besides, a considerable reduction in the computational time in comparison to the complete model was obtained.
Subject: Polinômios
Destilação
Modelos matemáticos
Simulação (Computadores)
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2000
Appears in Collections:FEQ - Dissertação e Tese

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