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
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%).
