SIMULAÇÃO DE PROCESSOS QUÍMICOS CASO 2

CENTRO UNIVERSITÁRIO PADRE ANCHIETA

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

RELÁTORIO

SIMULAÇÃO DE PROCESSOS QUÍMICOS CASO 2

Karine Silva RA: 1102139

Larissa Lage RA: 1102164

Mariana Liberato RA: 1103665

Objetivo

Realizar uma nova aplicação de técnica computacional de aprendizado sobre simulações de processos químicos da indústria, ultizando sofware Fortran Force 2.0 e FreeMat para resolução do ‘’Caso 2’’ proposto pelos docentes, pelos métodos de resolução númerica e analítica.

Introdução

    As metodologias são bastante usadas nas indústrias para resolução de problemas na área de Engenharia, esse crescimento faz com que atenda as necessidades existentes para melhoria dos processos.

Para que consiga ultilizar essas metodologias, é preciso usar ferramentas específicas, são programas que permitem a análise e visualização de dados. [1,2]

Ao longo do semestre o programa a ser ultilizado para realizar essa análise de dados e obtenção das simulções de processos será: Fortran Force 2.0 e o FreeMat.

A simulção e controle de processos químicos visa-se : as aplicações técnicas de modelagem matemática, controle por computador e automoção ao estudo e projeto de processos biotecnológicos; estudo de viabilidade econômica, projeto e plenejamento organizacional de novas plantas industriais; além de controle de plantas químicas e petroquímicas.[2]

Materiais e Métodos

       Materiais

• Ficha de aula “Caso 2” fonecida.
• Software FreeMat;
• Software Fortran Force 2.0.

       Métodos

Foi fornecido pelos docentes o seguinte caso:

“Qual é a variação de temperatura de um corpo inicialmente a TO, com dimensão característica de L, após ser colocada num ambiente a T∞.”

Para a resolução do problema, foram apresentadas instruções e orientações para execução.

Primeiro foi feita a resolução analiticamenten do problema, realizada através de resolução matemática manual, sem utilizar softwares, obtendo assim as equações.

 Em segundo, através do material e do fluido fornecido na ficha de aula, foi feito os calculos de Reynolds(Re), Número de Nusselt(Nu),através dos valores calculados obteve o coeficiente convectivo(h).

Todas as informações compiladas foram inseridas nos software FreeMat e Fortran Force 2.0, e os resultados obtidos foram apresentados em tabelas e gráficos para interpretação.

Resultados e discussão

Através do exercício realizado, foram obtidos os resultados apresentados, de acordo com as mudanças no código fonte inicial fornecido:

• Temperatura inicial da partícula = 15 ºC
• Temperatura do fluido = 177 ºC
• Coeficiente convectivo = 42,67 W/(m2.K)
• Área da superfície = 0,07 m2
• Calor Específico partícula = 903 J/(Kg.K)
• Massa específica da partícula= 2702 Kg/m³
• Volume da partícula = 0,00177 m3
• Re= 7,23x104

• Linha 4, campo XX

data temp0,tempinf,h,as,cp,rho,vol/ 15,177,0.07,903,2702, +0.00177/

• Linha 7, campo YY

c=(h*as)/(rho*vol*cp)

A figura 1 a seguir apresenta os cálculos realizados para obtenção dos números de Reynolds, Nusselt e coeficiente convectivo.

Foram obtidas as seguintes equações apresentadas na figura 1.

[pic 1]

Figura 1- Cálculo para obtenção dos números de Re, Nu e coeficiente convectivo.

Solução Analítica

    Foram obtidas as seguintes modelagem analítica para realização do caso na figura 2 a seguir.

[pic 2]

Figura 2- Cálculo realizado para obter a solução analítica.

Software Fortran Force 2.0 (tabela e gráfico)

Tabela 1- Solução Numérica

Solução Numérica
Tempo(s)	Tempo (ºC)
5	18,84695278
10	19,69113595
15	20,53255857
20	21,37122966
25	22,20715822
30	23,04035322
35	23,8708236
40	24,69857827
45	25,52362611
50	26,34597597
55	27,16563668
60	27,98261702
65	28,79692576
70	29,60857165
75	30,41756338
80	31,22390963
85	32,02761906
90	32,82870029
95	33,62716192
100	34,42301251
105	35,21626059
110	36,00691468
115	36,79498327
120	37,5804748
125	38,3633977
130	39,14376038
135	39,92157121
140	40,69683852
145	41,46957064
150	42,23977586
155	43,00746244
160	43,77263862
165	44,5353126
170	45,29549258
175	46,0531867