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Teses de Doutorado Defendidas: 2012

Desenvolvimento de Equação de Estado para Fluidos Confinados.

Autor: Leonardo Travalloni.
Orientadores: Frederico Wanderley Tavares e Marcelo Castier

Resumo

Com base na Teoria de van der Waals Generalizada, equações de estado cúbicas clássicas foram estendidas para descrever o comportamento de fluidos confinados em meios porosos. Cada poro foi considerado como um cilindro de superfície contínua e homogênea. As moléculas de fluido foram consideradas esféricas, interagindo entre si (interação molécula-molécula) e com as paredes dos poros (interação molécula-parede) através de potenciais de poço quadrado.

Assumiu-se a hipótese de aditividade em pares para as partes atrativas dos potenciais de interação molécula-molécula e molécula-parede. A parte repulsiva desses potenciais foi modelada com base em dados da literatura referentes à compactação de esferas duras em cilindros. Os efeitos do raio de poro e da intensidade da interação molécula-parede sobre as propriedades do fluido foram representados explicitamente nos modelos, o que permite sua aplicação tanto a fluidos confinados como a fluidos não confinados, propiciando uma descrição consistente de sistemas de adsorção.

Foram obtidos modelos contendo dois parâmetros ajustáveis para cada componente do fluido, relacionados à interação molécula-parede. Esses parâmetros foram estimados a partir de dados experimentais de adsorção de fluidos puros. Cálculos preditivos da adsorção de misturas foram realizados apenas com base no ajuste dos modelos a dados de adsorção dos componentes puros.

O tipo de modelo deste trabalho se revelou capaz de descrever diversas formas de isoterma de adsorção e apresentou um bom desempenho na correlação da adsorção de fluidos puros. Um desempenho razoável foi observado para a previsão da adsorção de diferentes misturas binárias e uma mistura ternária, verificando-se que os modelos descrevem adequadamente o comportamento de sistemas de adsorção ideais e não ideais (incluindo sistemas azeotrópicos).

O comportamento crítico previsto pelo tipo de modelo deste trabalho para fluidos puros confinados revelou-se complexo, porém contemplando diversos aspectos indicados por estudos teóricos da literatura, como a possibilidade da emergência de um segundo ponto crítico, devido à interação molécula-parede. Através de um algoritmo de cálculo de equilíbrio multifásico, demonstrou-se que os modelos propostos podem ser usados para investigar a configuração de fases fluidas formadas dentro de meios porosos homogêneos ou heterogêneos.