Projeto e estudos preliminares de modelagem de um reator oscilatÃrio para produÃÃo de biodiesel

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

30/07/2008

RESUMO

Nos Ãltimos 20 anos a tecnologia oscilatÃria tem sido estudada principalmente em algumas universidades inglesas. Os pesquisadores da Ãrea procuraram aprimorar o conhecimento sobre a mistura nÃo usual dos reatores OFRs (Oscillatory Flow Reactor). Os reatores OFRs sÃo considerados intensificadores de processos, ou seja sÃo capazes de processar de forma contÃnua reaÃÃes que sÃo processadas de forma descontinuada pois necessitam de longos tempos de residÃncia. As reaÃÃes para obtenÃÃo do biodiesel sÃo consideradas longas e por isso, na maioria das indÃstrias o combustÃvel à obtido em reatores batelada. Devido ao grande volume de produÃÃo um processo contÃnuo seria mais vantajoso. O reator projetado para ser usado de forma contÃnua na produÃÃo de biodiesel à totalmente baseado na tecnologia oscilatÃria. Para a anÃlise do design do reator foram observados oito parÃmetros do sistema OFR, incluindo 3 geomÃtricos (D, do e L), trÃs parÃmetros de operaÃÃo (u, ω, x0) e dois parÃmetros de fluido (ρ e υ). A anÃlise das medidas escolhidas para o reator foi feita em relaÃÃo aos grupos adimensionais envolvidos como o Reynolds (Ren),Reynolds oscilatÃrio (Reo), a razÃo entre as velocidades superficial mÃdia e a oscilatÃria (ψ)e nÃmero de Strouhal(St), para as condiÃÃes operacionais de amplitude entre 5 a 10 milÃmetros e freqÃÃncia entre 2 a 5Hz. Os parÃmetros foram analisados considerando as condiÃÃes reacionais de produÃÃo do biodiesel. Foram observados tambÃm a queda de pressÃo no reator e a densidade de energia dissipada, a anÃlise foi feita de forma comparativa com reatores de outros diÃmetros de tubulaÃÃo, e o projeto escolhido teve os parÃmetros geomÃtricos de D= 25,4mm, do=12,2mm. Para o valor do espaÃamento o intervalo escolhido para o espaÃamento entre as chicanas à de L=1,5D e 2D, considerado para melhores condiÃÃes de mistura. A capacidade operacional mÃxima permitida para o mecanismo oscilatÃrio foi dada para a freqÃÃncia de 13Hz e amplitude de 15mm. Para essas condiÃÃes de mÃxima amplitude e freqÃÃncia foram feitas anÃlises cinemÃtica e dinÃmica para determinaÃÃo da mola adequada ao mecanismo oscilatÃrio. A mola padronizada de estampo foi o tipo escolhido para o projeto, o valor da constante elÃstica da mola foi de 5,4N/mm. Para a modelagem foi proposto um modelo de dois CSTRs interconectados representando um CSTR que foi colocado em sÃrie com outros de mesma configuraÃÃo, o que gerou um modelo de 3 parÃmetros (N, θ, φ) para representar o reator oscilatÃrio. A linguagem FORTRAN e uma subrotina de integraÃÃo numÃrica baseada no mÃtodo de Runge-Kutta presente na biblioteca IMSL foi utilizada para obter as curvas de DTR e a superfÃcie de resposta para o rendimento da reaÃÃo de transesterificaÃÃo em relaÃÃo aos parÃmetros θ e φ. A faixa de rendimento abaixo do rendimento do reator batelada indicou que o modelo pode ser usado para representar um reator oscilatÃrio nÃo-ideal, porÃm a avaliaÃÃo final do modelo deve ser feita experimentalmente, para essas condiÃÃes foram obtidas com o valor de N (nÃmero de CSTRs) fixado e a variaÃÃo dada apenas para os parÃmetros θ e φ.

ASSUNTO(S)

operacoes industriais e equipamentos para engenharia quimica reator oscilatÃrio biodiesel reaÃÃo de transesterificaÃÃo projeto de reatores modelagem matemÃtica.

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