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SIMULAÇÃO DE PROCESSOS QUÍMICOS CASO 2

Por:   •  4/11/2015  •  Relatório de pesquisa  •  640 Palavras (3 Páginas)  •  448 Visualizações

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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

...

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