Desenvolvimento e Análise da solução analítica de um problema convectivo dominante com reação química
DOI:
https://doi.org/10.22481/exon.v13i2.20576Palavras-chave:
Fluxo convectivo, Fluxo difusivo, Modelagem matemática, Reator, Simulação, Solução analíticaResumo
A modelagem e simulação é uma ferramenta utilizada em industriais para avaliar o comportamento de um processo em diferentes condições operacionais. Na literatura, existem pesquisas diversas relacionadas à modelagem matemática e simulação de reatores. Porém, tem-se a dificuldade numérica na solução de problemas com termo convectivo dominante. Assim, o presente trabalho desenvolve a solução analítica a partir de uma equação diferencial parcial para o problema de um reator em regime transiente, considerando difusão e convecção dominante. Essa solução analítica depende do adimensional número de Péclet mássico e módulo de Thiele. Como o número de Péclet fornece uma razão entre os fluxos convectivo e difusivo, a solução analítica empregada usou elevados valores de Péclet para simular condições de escoamento com efeito convectivo mais significante que o difusivo, e consequentemente empregou-se também elevados valores para o módulo de Thiele. São simulados os perfis com o número de Péclet variando de 2 a 50, sendo que no valor mais elevado fica evidenciada a dominância da convecção pelo perfil praticamente linear de concentração de reagente ao longo do reator em regime permanente. Os resultados obtidos são fisicamente coerentes e a solução analítica pode ser usada na análise de convergência e estabilidade de soluções numéricas.
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