Author(s):
Gonçalves, Ricardo Manuel Grade 
Date: 2013
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/11460
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia química; Difusão; Dióxido de carbono; Fluidos supercríticos
Description
Neste trabalho procedeu-se à medição de difusividades, em dióxido de
carbono supercrítico, recorrendo a um método cromatográfico, bem como uma
posterior modelação dos dados obtidos e sua comparação com modelos da
literatura.
Na parte experimental recorreu-se ao método da resposta do impulso
cromatográfico (CIR), onde se recorre à utilização de uma coluna capilar
aberta com revestimento interno de polímero, sendo neste caso o polietileno
glicol. As medições foram efetuadas a diferentes temperaturas e à pressão de
197 bar. Foi usada a técnica do ajuste de curva para a determinação dos
coeficientes de difusão às condições definidas, o erro associado entre a fase
móvel e a fase estacionária.
Na modelação efetuou-se o tratamento dos dados obtidos experimentalmente
e a sua comparação com os valores de difusividades conseguidos através de
vários modelos existentes na literatura, entre eles as equações de Tyn-Calus,
de Reddy-Doraiswamy, de Lusis-Ratcliff, de Dymond-Hildebrand-Batschinski e
uma correlação baseada no número de Schmidt.
Desenvolveu-se também uma nova equação hidrodinâmica, a partir duma
modificação da equação de Lusis-Ratcliff. Esta quando aplicada a uma
extensa base de dados com 161 solutos em dióxido de carbono supercrítico
(4393 pontos), permite reduzir o desvio relativo absoluto médio (AARD) de
27.22% para próximo de 9.97% no caso sem n-alcanos e 6.42% para nalcanos.
Por último, introduziu-se uma modificação no cálculo do modelo
assente nos números de Schmidt, permitindo reduzir o erro de 8.54% para
apenas 4.20%. In this work, the measurement of diffusion coefficients in supercritical carbon
dioxide and their modelling by different approaches were accomplished.
In the experimental part, the chromatographic impulse response method (CIR)
was employed, using a capillary column with an internal coating of poliethylene
glycol. The measurements were carried out at various temperatures and
constant pressure (197 bar). The curve fitting method was applied for the
determination of the diffusivity values.
In the modeling part, the experimental diffusion coefficients were compared
with those computed by various models from the literature: the hydrodynamic
equations of Tyn-Calus, Reddy-Doraiswamy, and Lusis-Ratcliff; the freevolume
equation of Dymond-Hildebrand-Batschinski; and one correlation based
on the Schmidt number.
A new hydrodynamic equation was also developed based on the Lusis-Ratcliff
model. It was tested with an extensive database containing 161 systems and
4393 datapoints, and gave rise to relative deviations (AARD) of 9.97% for all
solutes except n-alkanes, and 6.42% for n-alkanes. The original model
provided 27.22% of error. Finally, the modified correlation based on the
Schmidt number reduced the global error by half (from 8.54% to 4.20%). Mestrado em Engenharia Química
Document Type
Master Thesis
Language
Portuguese
Advisor(s)
Silva, Carlos Manuel; Freitas, Francisco Avelino
