Disciplina Discipline PQI5848
Sistemas Particulados em Processos Químicos
Particle Systems in Chemical Processes

Área de Concentração: 3137

Concentration area: 3137

Criação: 08/08/2022

Creation: 08/08/2022

Ativação: 23/08/2022

Activation: 23/08/2022

Nr. de Créditos: 8

Credits: 8

Carga Horária:

Workload:

Docentes Responsáveis:

Professors:

José Luis de Paiva

Roberto Guardani

Objetivos:

o curso visa apresentar os fundamentos de sistemas particulados, bem como aplicações de interesse em processos químicos e na área ambiental. Os fundamentos apresentados podem ser utilizados na análise, projeto e otimização de sistemas de processamento de material particulado, assim como no estudo e controle de emissões atmosféricas.

Objectives:

The aim of the course is to present the fundamentals of particulate systems with applications in chemical processes, including monitoring, mathematical modeling and systems design. The foundations presented can be used in the analysis, design and optimization of particle processing systems.

Justificativa:

A maior parte dos processos químicos de importância industrial envolve a produção, uso ou manuseio de material na forma de partículas. Alguns exemplos são os processos de separação sólido-fluido, formação de partículas (cristalização), sistemas de spray e de atomização, cominuição, reações químicas catalíticas, entre outros. Atualmente, têm tido interesse crescente as emissões de material particulado para a atmosfera, resultando na formação de aerossóis com diferentes características.

Rationale:

Most chemical processes of industrial importance involve the production, use or handling of particulate material. Some examples are solid-fluid separation, particle formation (crystallization), comminution, catalytic chemical reactions, among others. In these cases, there is a lack of knowledge on the part of engineers as to the fundamentals of particulate systems that apply to process design, as well as to other process engineering activities. This is due to the complexity of such systems and to the deficiency of applicable models to describe processes involving particles, bubbles or droplets. The course aims to contribute to reduce these deficiencies by presenting the fundamentals of particulate systems and enabling such fundamentals to be applied in different cases of interest in chemical processes.

Conteúdo:

Tópicos abordados no curso 1. Propriedades e características de partículas. Características de partículas. Distribuição de tamanhos de partículas. Métodos de medição de tamanhos de partícula. 2. Propriedades de escoamentos de fases dispersas. Meios contínuos. Concentrações e densidades de fases dispersas. Tempos de resposta. Acoplamento de fases. 3. Fluidodinâmica de partículas sólidas. Equação do movimento da partícula. Lei de Stokes. Movimento acelerado da partícula. 4. Fluidodinâmica de partículas de aerossóis. Partícula de aerossol submetida a campo externo. Movimento browniano de partículas de aerossóis. Escoamento de fase contínua e aerossóis. 5. Transporte de massa em partículas de aerossóis. Transferência de calor e massa. Transporte de massa com reação química. Escalas de tempos de reação e difusão. 6. Colisão e coagulação de partículas. Colisão de partículas. Mecanismos de coagulação. 7. Equacionamento para modelos de fases contínuas. Processos de média volumétrica. Equações de conservação para médias volumétricas: quantidade de movimento e energia. 8. Métodos computacionais para sistemas particulados e sistemas multifásicos – balanços populacionais. Formulação e orientação quanto à solução de equações para escoamento e balanços populacionais, aplicados a sistemas de interesse.

Content:

- Properties and characteristics of particles. Particle size distribution models. - Methods for measuring particle sizes. Characterization of particle populations. Applications in "online" and "in-line" measurement of particle-fluid suspensions. - Fluid-particle interactions: fluid dynamics of particles. - Particle formation and growth: nucleation, crystal growth, coalescence, aggregation. - Particle destruction (comminution processes) - Population balances. Computational methods for solving population balance models.

Forma de Avaliação:

A nota final é baseada na média das notas dos relatórios entregues pelos participantes ao longo do curso.

Type of Assessment:

Evaluation will be based on the grades obtained in delivered reports to be scheduled over the course period.

Observação:

Tentaremos neste ano, como em 2021, contar com a participação de palestrantes de outras instituições no Brasil e Exterior, com quem temos atividades em cooperação, para palestras sobre tópicos específicos.

Notes/Remarks:

One or two invited lectures will be scheduled, to be held by invited speakers from other institutions.

Bibliografia:

ALLEN, T. Particle size measurement. 5a. Ed. Chapman & Hall, New York, 1997. CROWE, C.T., SCHWARSKOPF, J.D., SOMMERFELD, M., TSUJI, Y. Multiphase flows with droplets and particles. 2nd. Ed., CRC Press, 2012. FRIEDLANDER, S.K., Smoke, dust, and Haze: fundamentals of aerosol dynamics. 2nd. Ed Oxford Univ. Press, 2000. FRITSCHING, U. Process-Sprays: Functional particles produced in spray processes. Springer, 2016. FUCHS, N.A. The mechanics of aerosols. Dover Edition, 1989. GIDASPOW, D. Multiphase flow and fluidization. Acad. Press, 1997. HINDS, W.C., ZHU, Y. Aerosol Technology, Properties, Behavior and Measurement of Airborne Particles. 3rd Ed. Wiley, 2022. KUNII. D. e LEVENSPIEL, O. Fluidization Engineering. 2a. Ed., Butterworth – Heinemann, 1991. MARCHISIO, D.L., FOX, R.O. Computational Models for Polydisperse Particulate and Multiphase Systems. Cambridge Univ. Press, Cambridge, U.K., 2013. MASSARANI, G., Fluidodinâmica em Sistemas Particulados. 2ª ed. E-papers, 2002.MERKUS, H.G. Particle Size Measurements. Springer, 2009. RAMKRISHNA, D. Population balances: theory and applications to particulate systems engineering. Academic Press, San Diego, 2000. RANDOLPH, A.D., LARSON, M.A. Theory of particulate processes. 2a. Ed. Academic Press, San Diego, 1988. SEINFELD, J.H., PANDIS, S.N. Atmospheric Chemistry and Physics: from air pollution to climate change. 2nd. Ed. John Wiley, 2006. SEVILLE, J.P.K., WU, C-Y. Particle Technology and Engineering: an Engineer’s Guide to Particles and Powders: Fundamentals and Computational. Butterworth-Heinemann, 2016.

Bibliography:

ALLEN, T. Particle size measurement. 5a. Ed. Chapman & Hall, New York, 1997. CROWE, C.T., SCHWARSKOPF, J.D., SOMMERFELD, M., TSUJI, Y. Multiphase flows with droplets and particles. 2nd. Ed., CRC Press, 2012. FRIEDLANDER, S.K., Smoke, dust, and Haze: fundamentals of aerosol dynamics. 2nd. Ed Oxford Univ. Press, 2000. FRITSCHING, U. Process-Sprays: Functional particles produced in spray processes. Springer, 2016. FUCHS, N.A. The mechanics of aerosols. Dover Edition, 1989. GIDASPOW, D. Multiphase flow and fluidization. Acad. Press, 1997. HINDS, W.C., ZHU, Y. Aerosol Technology, Properties, Behavior and Measurement of Airborne Particles. 3rd Ed. Wiley, 2022. KUNII. D. e LEVENSPIEL, O. Fluidization Engineering. 2a. Ed., Butterworth – Heinemann, 1991. MARCHISIO, D.L., FOX, R.O. Computational Models for Polydisperse Particulate and Multiphase Systems. Cambridge Univ. Press, Cambridge, U.K., 2013. MASSARANI, G., Fluidodinâmica em Sistemas Particulados. 2ª ed. E-papers, 2002.MERKUS, H.G. Particle Size Measurements. Springer, 2009. RAMKRISHNA, D. Population balances: theory and applications to particulate systems engineering. Academic Press, San Diego, 2000. RANDOLPH, A.D., LARSON, M.A. Theory of particulate processes. 2a. Ed. Academic Press, San Diego, 1988. SEINFELD, J.H., PANDIS, S.N. Atmospheric Chemistry and Physics: from air pollution to climate change. 2nd. Ed. John Wiley, 2006. SEVILLE, J.P.K., WU, C-Y. Particle Technology and Engineering: an Engineer’s Guide to Particles and Powders: Fundamentals and Computational. Butterworth-Heinemann, 2016.

Tipo de oferecimento da disciplina:

Não-Presencial

Class type:

Não-Presencial