Aplicação do Método de Adomian modificado e modelos termodinâmicos locais para a simulação de colunas de destilação
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2016Author
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Graduation
Subject
Abstract in Portuguese (Brasil)
A modelagem e simulação de equipamentos industriais assume um papel cada vez mais importante em trabalhos de otimização e acompanhamento em tempo real. As colunas de destilação se encaixam nesse contexto, entretanto, seu equacionamento complexo e muito correlacionado acaba por tornar o esforço computacional requerido muito alto para a utilização em hardwares básicos. Para tanto, o método de decomposição de Adomian surge como uma alternativa à simulação tradicional numérica e transforma o conjun ...
A modelagem e simulação de equipamentos industriais assume um papel cada vez mais importante em trabalhos de otimização e acompanhamento em tempo real. As colunas de destilação se encaixam nesse contexto, entretanto, seu equacionamento complexo e muito correlacionado acaba por tornar o esforço computacional requerido muito alto para a utilização em hardwares básicos. Para tanto, o método de decomposição de Adomian surge como uma alternativa à simulação tradicional numérica e transforma o conjunto de equações diferenciais do problema de valor inicial em uma série de polinômios que são tratados de forma semi-analítica. Assim, a resolução do problema se torna mais simplificada e aplicável. O presente trabalho tem como objetivo empregar o método de decomposição de Adomian em uma coluna de destilação em modo dinâmico, com duas modificações, que consistem na subdivisão em intervalos de integração e na substituição da integral simbólica, conforme propostas em estudos prévios. O trabalho foi desenvolvido em uma coluna de destilação multiestágios e multicomponente (simulada), e validado com uma mistura de acetona, benzeno e etanol. Para aumentar a precisão dos resultados, implementou-se os modelos termodinâmicos locais simplificados ao equacionamento, com o intuito de se trabalhar com a razão de equilíbrio de vaporização em função da composição e da temperatura de cada estágio O modelo foi implementado no software Maple 2015 da Maplesoft. Os resultados mostraram que a substituição de integrais simbólicas deixou o método cerca de 2,8 vezes mais rápido do que o ADM modificado apenas pela divisão em subintervalos. Ao se comparar com a resolução numérica por Runge-Kutta-Fehlberg, o Adomian foi em média 2 vezes mais rápido, podendo chegar a 5 vezes em casos mais extremos. O erro computacional da decomposição desenvolvida ficou na ordem de 10−5 e a variação no número de estágios da coluna não foi um problema para o ADM. A resposta em estado estacionário divergiu, comprovando o problema de convergência de séries polinomiais. ...
Institution
Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Curso de Engenharia Química.
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