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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/21633
Tipo: | Dissertação |
Título: | Desenvolvimento do aplicativo EPT-LK para estimativas de propriedades termodinâmicas via equação de Lee-Kesler |
Autor(es): | Lima, Marilia Justino de |
Primeiro Orientador: | Costa, Nagel Alves |
Primeiro Coorientador: | Silva, Giovanilton Ferreira da |
Resumo: | A equação de estado proposta por Lee-Kesler é amplamente utilizada nas estimativas de propriedades volumétricas, residuais e termodinâmicas de substâncias puras e de misturas comumente empregadas no processamento de fluidos nas indústrias petroquímica e de gás natural. A formulação de Lee-Kesler utiliza dois fluidos (simples e de referência) e a expansão em série de Taylor em torno das propriedades do fluido simples (esférico) truncada nos termos lineares e com correção geométrica estimada por diferenças finitas dos dois fluidos. Os fatores de compressibilidade dos fluidos simples e de referência são estimados através de modificações da equação de estado BWR (Benedict-Webb-Rubin). Como essa equação é transcendental, os cálculos exigem emprego de métodos numéricos para resolver equações não lineares. A partir das propriedades volumétricas, as propriedades residuais e termodinâmicas são determinadas. Diante da importância dessa equação na Engenharia Química foi proposto o desenvolvimento de um aplicativo na linguagem de programação Fortran 90 para Windows. O aplicativo proposto foi dividido em oito módulos: 1) pressão de vapor; 2) fator acêntrico; 3) funções do fluido simples, do fluido de referência e da correção geométrica; 4) curvas do fator de compressibilidade (natureza e intensidade das forças intermoleculares) em função da pressão; 5) propriedades volumétricas e residuais de substâncias puras; 6) propriedades volumétricas e residuais de misturas; 7) propriedades termodinâmicas entre dois estados e 8) fugacidade da espécie i na mistura. Além disso, foi criado um banco de dados contendo as propriedades físicas das espécies puras (hidrocarbonetos, compostos orgânicos e inorgânicos). O aplicativo final contém 68 formulários (UserForm) e 81 subprogramas. Após a etapa de construção do aplicativo foram realizadas validações dos módulos do aplicativo, comparando, nas mesmas condições, os resultados fornecidos pelo mesmo com os reportados na literatura mundial. Pelas validações feitas foi observado que os subprogramas Fortran 90 foram codificados com eficiência, fornecendo resultados confiáveis com erros apenas de computação numérica (truncamento e conversão-arredondamento) das propriedades volumétricas, residuais e termodinâmicas. O resultado final é um aplicativo com interface amigável de fácil utilização e manipulação dos vários módulos. O custo de aquisição é simbólico podendo ser utilizados por estudantes de graduação e/ou pós-graduação, bem como profissionais da indústria química e petroquímica. |
Abstract: | The Lee-Kesler Equation of State is widely used in the prediction of volumetric, residual and thermodynamic properties of pure substances and mixtures generally used in fluid processing of petrochemical and natural gas industries. The Lee-Kesler formulation uses two fluids (simple fluid and reference fluid) and the Taylor Series ́s expansion around the properties of the simple fluid (spherical) truncated in linear terms and with geometric correction estimated by finite differences of the two fluids. The compressibility factors of simple and reference fluids are predicted through modifications of the BWR equation of state (Benedict-Webb-Rubin).Since this is a transcendental equation, calculations require the use of numerical methods to solve nonlinear equations. From the volumetric properties, the residual and thermodynamic properties are determined. Given the importance of this equation in Chemical Engineering, it was proposed to develop an app in Fortran 90 programming language for Windows capable of providing reliable property predictions, with only truncation and conversion errors (rounding). The app proposed was divided into eight modules: 1) vapor pressure; 2) acentric factor; 3) functions of simple fluid, reference fluid and geometric correction; 4) compressibility factor curves (intermolecular forces ́s nature and intensity) as a function of pressure; 5) volumetric and residual properties of pure substances; 6) volumetric and residual properties of mixtures; 7) thermodynamic properties between two states and 8) fugacity of species i in the mixture. In addition, a database was created containing the physical properties of pure species (hydrocarbons, organic and inorganic compounds). The final app contains 68 forms (UserForm) and 81 subprograms. Validations of the app modules were conducted after the construction stage, comparing, under the same conditions, the results provided by the app with those reported in world literature. From the validations made, it was observed that the Fortran 90 subprograms were coded quite efficiently, providing reliable results with only numerical computation errors (truncation and conversion-rounding) from the volumetric, residual and thermodynamic properties. The research ́s final result is a friendly interface app which is easy to use and manipulate throughout the various modules. The acquisition cost is symbolic and can be used by undergraduate and/or graduate students, as well as professionals in the chemical and petrochemical industry. |
Palavras-chave: | Gás natural Propriedades volumétricas Popriedades residuais Aplicativo para windows FORTRAN 90 Interface padronizada Natural Gas Volumetric properties Residual properties Windows app Standardized interface |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Engenharia Química |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/21633 |
Data do documento: | 29-Mar-2021 |
Aparece nas coleções: | Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
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