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Título: Software para análise de dimensionamento de reatores CSTR em regime transiente utilizando linguagem python
Título(s) alternativo(s): Software for design of CSTR reactors in transient regime using python language
Autor(es): Romano, Rafael
Orientador(es): Steffen, Vilmar
Palavras-chave: Python (Linguagem de programação de computador)
Reatores químicos
Software
Python (Computer program language)
Chemical reactors
Computer software
Data do documento: 27-Jul-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Francisco Beltrao
Citação: ROMANO, Rafael. Software para análise de dimensionamento de reatores CSTR em regime transiente utilizando linguagem python. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2023.
Resumo: Na área de engenharia química, em projetos que envolvem reatores químicos, qualquer erro de dimensionamento pode gerar graves acidentes e um prejuízo econômico gigantesco. Assim, conhecer o comportamento de um sistema antes de construí-lo, torna-se essencial. Simular um reator químico envolve cálculos extensos e complexos, que na maioria das vezes geram sistemas de equações sem solução analítica. Além disso, a maioria dos softwares de simulação de reatores químicos são pouco intuitivos e pagos, demandando a compra de licenças muito caras. Nesse contexto, implementou-se um software que possibilita a simulação e dimensionamento de reatores CSTR em regime transiente, de forma que o usuário consiga fazer uma análise da influência dos parâmetros do processo sobre os resultados obtidos. O software foi implementado em linguagem Python, integrando a parte de cálculos com uma interface gráfica que possibilita um uso agradável e intuitivo. Para o desenvolvimento do programa foi utilizada a função odeint, que é parte do pacote scipy, e utiliza o LSODA, desenvolvido em FORTRAN. Esse método foi o principal responsável pelos cálculos do programa, enquanto a interface gráfica foi desenvolvida com a biblioteca PySimpleGUI. A forma de uso do software foi demonstrada pela obtenção da solução de três exemplos, que mostram que foi obtido um software capaz de resolver problemas relacionados a reatores CSTR e Batelada. Isso foi feito de forma dinâmica e prática, sendo possível estratificar os dados em planilhas eletrônicas ou análise gráfica.
Abstract: In the chemical engineering field more especifically about projects involving chemical reactors, any design error can cause serious accidents and huge economic losses. Thus knowing the behavior of a system before building it becomes essential. Simulating a chemical reactor involves extensive and complex calculations which most times involves systems equations without analytical solution. In addition most chemical reactor simulation software are commercial and non intuitive, requiring the purchase of very expensive licenses. In this context a software that allows the simulation and design of CSTR reactors in transient state was implemented computationally, so that the user can make an analysis of the influence of the process parameters on results obtained. The software was implemented in Python language, integrating the calculation part with a graphical interface that allows a pleasant and intuitive use. For the development of the program, the odeint function was used, which is part of the scipy package and uses LSODA, developed in FORTRAN. This method was mainly responsible for the program's calculations, while the graphical interface was developed with the PySimpleGUI library. The way to use the software was demonstrated by obtaining the solution of three examples, which show that it was possible to obtain software capable of solving problems for CSTR and Batch reactors. This was done in a dynamic and practical way, making it possible to stratify the data in electronic spreadsheets or graphical analysis.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32442
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