Tese
Método de caracterização adaptativa aplicado à transferência de massa em misturas contínuas com o modelo de difusão de Maxwell-Stefan
Autor
Moraes, Antonio de Oliveira Samel.
Institución
Resumen
The adaptive pseudo-component characterization method for continuous mixtures was extended to mass transfer problems using the Maxwell-Stefan diffusion model. Being based on the direct quadrature method of moments (DQMoM), it uses a quadrature rule to discretize the molar fraction distribution of the continuous mixture. The solution method was applied to two one-dimensional mass transfer problems: the transient diffusion in a Loschmidt tube and the steady-state diffusion in a thin film. In the latter, it was showed that the DQMoM equations reduce to an equivalent problem with a fixed characterization and the solution methods for linearized theory problems can be employed. For these two problems, the proposed method was validated using continuous molar fraction distributions as initial or boundary conditions. Results showed that the adaptive method accurately predicts mixture properties with one order of magnitude reduction in the number of the pseudo-components when compared to the discrete component model. O método de caracterização adaptativa de misturas contínuas por pseudocomponentes foi estendido para problemas de transferência de massa usando o modelo de difusão de Maxwell-Stefan. Ele é baseado no método direto dos momentos fechado por quadratura (DQMoM - Direct Quadrature Method of Moments), que utiliza uma regra de quadratura para discretizar a distribuição de fração molar da mistura contínua. O método foi aplicado a dois problemas unidimensionais de transferência de massa: a difusão transiente em um tubo de Loschmidt e a difusão estacionária em um filme fino. Neste último caso, demonstrou-se que as equações do DQMoM reduzem a um problema equivalente ao de uma caracterização fixa e que métodos de solução tipicamente usados na teoria linearizada podem ser aplicados. Para esses dois problemas, o método proposto foi validado usando distribuições contínuas de fração molar como condições iniciais ou de contorno. Os resultados mostraram que o método de caracterização adaptativa conseguiu predizer acuradamente propriedades da mistura com a redução em uma ordem de magnitude no número de pseudo-componentes em relação aos métodos padrões baseados em componentes discretos.