O estudante Fernando Freitas Czubinski, orientada pelo Prof. Jader Riso Barbosa Jr., Ph.D. e coorientado pelo Prof. Moisés Alves Marcelino Neto, Dr.Eng. (UTFPR), defenderá sua tese na próxima sexta-feira (13/09) às 9h no Auditório do Polo (Bloco A – EMC). A defesa é vinculada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. O auditório tem capacidade para cerca de 80 pessoas.
Título: “Phase-equilibrium and dynamic viscosity of gas mixtures at high pressures and liquid mixtures of heavy oils and liquefied gases”
Resumo
O conhecimento acerca do equilíbrio de fases e da viscosidade de misturas de gases a altas pressões e de misturas de gases liquefeitos em óleos pesados é de grande importância em aplicações nas áreas de motores e combustíveis, refrigeração (lubrificação de compressores) e na exploração de petróleo. De modo a preencher uma lacuna existente na literatura com relação à disponibilidade de dados experimentais e modelos preditivos, esta tese se dedica ao estudo dos seguintes sistemas: (i) mistura binária metano-propano {xCH4 + (1-x)C3H8}, x = 0.8881 (fração molar), 203 < T < 424 K e 2 < p < 31 MPa; (ii) mistura ternária metano-propano-dióxido de carbono {xCH4 + yC3H8 + (1-x-y)CO2}, x = 0.6511, y = 0.0808 (frações molares), 203 < T < 420 K e 3 < p < 31 MPa; (iii) mistura binária de dióxido de carbono (CO2) e n-dodecano (C12H26) para frações molares de CO2 entre 0.2 e 0.8, 283 < T < 353 K e 1.2 < p < 14 MPa; (iv) mistura binária de propano (R290) e óleo POE ISO 22 para frações molares de R290entre 0.2 e 0.8, 283 < T < 353 K e 0.17 < p < 2.3 MPa; (v) mistura binária de isobutano (R600a) e óleo LAB ISO 2 para frações molares de R600a entre 0.15 e 0.9, 293 < T < 353 K e 0.18 < p < 1.3 MPa. Para os sistemas (i) e (ii), a viscosidade dinâmica das misturas gasosas a alta pressão foi avaliada experimentalmente no Laboratório de Fluid Science and Resources do Departamento da School of Mechanical and Chemical Engineering, da University of Western Australia, por meio da técnica do fio vibrante (vibrating wire viscometer), operando em regime permanente com o fio preso nas duas extremidades. Para os sistemas (iii), (iv) e (v), dados experimentais de equilíbrio de fases (pressão de ponto de bolha) e de viscosidade dinâmica da fase líquida foram obtidos simultaneamente por meio do método estático sintético em uma célula de equilíbrio de volume variável conectada em série com um viscosímetro de alta pressão baseado no método do pistão oscilante. Estes experimentos foram conduzidos no Polo – Laboratórios de Pesquisa em Refrigeração e Termofísica, no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina. Para a avaliação do equilíbrio de fases nos sistemas (iii), (iv) e (v), as equações de estado, EoS, de Peng-Robinson, PC-SAFT (Perturbed Chain Statistical Associating Fluid Theory) e PCP-SAFT (Perturbed Chain Polar Statistical Associating Fluid Theory) foram utilizadas para correlacionar as medições de pressão de ponto de bolha. Para a viscosidade de misturas líquidas, foi utilizado o model de Quiñones-Cisneros (baseado na teoria de cisalhamento, f-theory). A viscosidade das misturas gasosas dos sistemas (i) e (ii) foram correlacionadas dois modelos baseados na teoria dos estados correspondentes, ECS (Extended Corresponding State) e SuperTRAPP (modificação do modelo TRAPP – Transport Properties Predictions), um modelo preditivo baseado em resultados de simulação molecular para moléculas de Lennard-Jones, LJ, e um modelo semi-teórico, VW, que é um extensão para misturas baseado no modelo de esferas duras de Enskog para gases densos.Os resultados experimentais de equilíbrio de fase para a mistura de R600a/LAB ISO 2 foi correlacionado com as EoS com um average absolute deviation, AAD, de 7,3%. Para as misturas de CO2/n-C12H26 e R290/POE ISO 22, os AADs foram de 2.2 e 6.56%, para o equilíbrio de fases, e 8.51 e 24.77% para a viscosidade, respectivamente. As misturas de gás também foram correlacionadas como os modelos teóricos de viscosidade com AADs de 0.63% para a mistura binária e 2.53% para a mistura ternária.
Palavras-chave: Phase-Equilibrium, Mixtures, Equation of state, Viscosity, Vibrating wire