Análise teórico-experimental do campo de temperatura para caracterização da concentração da mistura água-álcool

Pedro Granville Gonçalves

Universidade Federal da Paraíba (UFPB) Brasil

Francisco Antônio Belo

ORCID iD Universidade Federal da Paraíba (UFPB) Brasil

Dhiego Luiz Veloso

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Carlos Cabral dos Santos

Universidade Federal da Paraíba (UFPB) Brasil

Fábio Araújo Lima

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Diógenes Montenegro

Universidade Federal da Paraíba (UFPB) Brasil

Resumo

Este trabalho tem como proposta determinar diferentes concentrações da mistura água-álcool utilizando um campo de temperatura periódico. Para isso, foi construído um dispositivo experimental com princípio de funcionamento no método de Angstrom, o qual faz uso de um fluxo de calor periódico de uma fonte controlada, gerando, assim, um campo de temperatura periódico na amostra de teste. Termopares foram instalados na amostra e num ponto de referência para captar o sinal de temperatura gerado pelo fluxo de calor periódico. A amplitude e a fase desses sinais serão obtidas por meio de um sistema de aquisição de dados. O termopar posicionado na parede do tubo foi adotado como referência em relação ao sinal térmico adquirido pelo termopar da amostra. Foram realizadas simulações computacionais com base no modelo matemático teórico, considerando a condução de calor unidimensional para obter a resposta periódica da temperatura medida no centro do tubo cilíndrico. A Técnica da Transformada Integral Generalizada (TTIG) foi utilizada para resolver o problema de difusão de calor e determinar o campo de temperatura, gerando resultados teóricos. As amostras utilizadas neste trabalho foram preparadas com frações volumétricas de 0,3%, 4,2%, 8,2%, 12,1%, 16,2% e 19,7% m/m de álcool etílico misturadas com água destilada.

Palavras-chave


campo de temperatura periódico; método de Angstrom; concentração da mistura água-álcool; TTIG


Texto completo:

Referências


AKPA, B. S.; D’AGOSTINO, C.; GLADDEN, L. F.; HINDLE, K.; MANYAR, H.; MCGREGOR, J.; LI, R.; NEUROCK, M.; SINHA, N.; STITT, E. H.; WEBER, D.; ZEITLER, J. A.; ROONEY, D. W. Solvent effects in the hydrogenation of 2-butanone. Journal of Catalysis, v. 289, p. 30-41, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcat.2012.01.011.

ANP – AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO, GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS. Regulamento Técnico ANP nº 2/2015. Brasília, DF: ANP, 2015. Disponível em: http://www.fiscosoft.com.br/objetos/Res_19_ANP_2015. Acesso em: 12 abr. 2022.

BALL, P. Water: an enduring mystery. Nature, v. 452, p. 291-292, 2008. DOI: https://doi.org/10.1038/452291a.

BELO, F. A. Protótipo do analisador de mistura pela polarização dipolar. Apresentação na Feira Mundial Rio Oil & Gas, Rio de Janeiro, Brasil, 2002.

BELO, F. A.; SILVA, T. A. B.; SILVA, D. M. G. B. Analisador de mistura de material dipolar e medidor simultâneo de propriedades térmicas pela harmônica pura. Rio Oil & Gas 2012 Expo and Conference, Estande da FINEP, Centro de Convenções do Riocentro, 2012.

BELO, F. A.; LIMA-FILHO, A. C.; ADISSI, M. O.; SILVA, D. M.; GOMES, R. D. Analisador eletrônico de componentes de mistura pela polarização dipolar para laboratório e controle de processos. Depositante: Universidade Federal da Paraíba. Número do registro: BR1020150297416. Depósito: 12 nov. 2015. Concessão: 8 set. 2021.

COTTA, R. M. Integral transforms in computational heat and fluid flow. Boca Raton: CRC Press, 1993.

COTTA, R.M. The integral transform method in thermal and fluid. Science and Engineering. New York: Begell House, 1998.

MICROSOFT CORPORATION. Fortran Powerstation. Version 4.0. Bellevue, WA, EUA: Microsoft Corporation, 1980.

KRAUSE, D.; SCHÖCK, T.; HUSSEIN, M. A.; BECKER, T. Ultrasonic characterization of aqueous solutions with varying sugar and ethanol content using multivariate regression methods. Journal of Chemometrics, v. 25, n. 4, p. 216-223, 2011. DOI: https://doi.org/10.1002/cem.1384.

LIBERT, N. Sistema de medição capacitivo para determinação de fração de vazio em escoamentos bifásicos. 2013. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2013. Disponível em: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/595. Acesso em: 8 out. 2020.

MIKHAILOV, M. D.; VULCHANOV, N. L. Computational procedure for Sturm-Liouville problems. Journal of Computational Physics, v. 50, n. 3, p. 323-336, 1983. DOI: https://doi.org/10.1016/0021-9991(83)90101-8.

PALO, D. R.; DAGLE, R. A.; HOLLADAY, J. D. Methanol steam reforming for hydrogen production. Chemical Reviews, v. 107, n. 10, p. 3992-4021, 2007. DOI: https://doi.org/10.1021/cr050198b.

WOLFRAM RESEARCH. Mathematica Online. Champaign, IL: Wolfram Research, Inc., 2020. Disponível em: https://www.wolfram.com/mathematica/online/. Acesso em: 13 jun. 2020.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2021id4707

O arquivo PDF selecionado deve ser carregado no navegador caso tenha instalado um plugin de leitura de arquivos PDF (por exemplo, uma versão atual do Adobe Acrobat Reader).

Como alternativa, pode-se baixar o arquivo PDF para o computador, de onde poderá abrí-lo com o leitor PDF de sua preferência. Para baixar o PDF, clique no link abaixo.

Caso deseje mais informações sobre como imprimir, salvar e trabalhar com PDFs, a Highwire Press oferece uma página de Perguntas Frequentes sobre PDFs bastante útil.

Download do PDF
Imprimir artigo
Exibir metadados
Como citar este documento

Visitas a este artigo: 1215

Total de downloads do artigo: 690