Modelagem populacional para o transporte e retenção em meios porosos

dc.contributor.advisorSantos, Adriano dos
dc.contributor.advisor-co1Lima, Sidarta Araújo de
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0836702900277229pt_BR
dc.contributor.authorGomes, Eduardo Rangel
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0389596377426108pt_BR
dc.contributor.referees1Radtke, Luiz Carlos
dc.contributor.referees2Pires, Adolfo Puime
dc.contributor.referees3Aum, Pedro Tupã Pandava
dc.date.accessioned2024-11-13T22:00:00Z
dc.date.available2024-11-13T22:00:00Z
dc.date.issued2023-10-31
dc.description.abstractIn this thesis, we developed a population model to analyze the retention process of multiple species in porous media, considering size exclusion and adsorption mechanisms. A significant contribution of this work is the formulation of new adsorption kinetics, which take into account the distributions of transported species and pores. These kinetics are able to predict multiple species adsorption and capture the notable “overshoot”/Vroman effects characteristic of multiple species adsorption. Furthermore, our approach results in the formulation of a generalized multispecies adsorption isotherm. The model consists of the species mass conservation equations, species adsorption, and capture kinetics, in addition to the pore blocking kinetics. It is important to highlight that we incorporated into our model the influence of the effects “excluded pore volume” (EPV) and “inaccessible pore volume” (IPV), through the introduction of accessibility factors and flow reduction. From a numerical point of view, we propose the application of the high-order method known as the Kurganov and Tadmor (KT) finite volume method to discretize the species transport equation. To solve the kinetics numerically, we use Runge-Kutta finite difference methods. We conducted extensive computer simulations with the aim of validating our numerical results through comparisons with analytical solutions. Furthermore, we explored various configurations of transported species distributions and pores to comprehensively analyze species transport and retention in porous media. To address the resolution of the inverse problem using experimental data on effluent concentrations, we present a methodology that is based on the least squares method, implemented through the Levenberg-Marquardt algorithm. Finally, we apply the methodology to adjust the experimental data available in the literature. The results obtained in this thesis provide a deeper understanding of the retention process of multiple species in porous media.pt_BR
dc.description.resumoNesta tese, desenvolvemos um modelo populacional para analisar o processo de retenção de múltiplas espécies em meios porosos, considerando os mecanismos de exclusão pelo tamanho e adsorção. Uma contribuição significativa deste trabalho é a formulação de uma nova cinética de adsorção, que leva em consideração as distribuições das espécies transportadas e poros. Esta cinética é capaz de prever a adsorção de múltiplas espécies e capturar os efeitos notáveis de “overshoot”/Vroman, característicos da adsorção de múltiplas espécies. Além disso, nossa abordagem resulta na formulação de uma isoterma de adsorção multiespécies generalizada. O modelo é constituído das equações da conservação de massa das espécies, cinéticas de adsorção e de captura das espécies, além da cinética de bloqueio dos poros. E importante ressaltar que incorporamos ao nosso modelo a ´ influencia dos efeitos “excluded pore volume” (EPV) e “inaccessible pore volume” (IPV), através da introdução dos fatores de acessibilidade e redução de fluxo. Do ponto de vista numérico, propomos a aplicação do método de alta ordem conhecido como método de volumes finitos de Kurganov e Tadmor (KT) para discretizar a equação do transporte das espécies. Para resolver numericamente as cinéticas, utilizamos os métodos de diferenças finitas de Runge-Kutta. Conduzimos extensas simulações computacionais com o objetivo de validar nossos resultados numéricos por meio de comparações com soluções analíticas. Além disso, exploramos várias configurações de distribuições das espécies transportadas e poros para analisar de forma abrangente o transporte e retenção das espécies em meios porosos. Para abordar a resolução do problema inverso a partir de dados experimentais de concentrações efluentes, apresentamos uma metodologia que se baseia no método dos mínimos quadrados, implementado através do algoritmo de Levenberg-Marquardt. Por fim, aplicamos a metodologia para ajustar dados experimentais disponíveis na literatura. Os resultados obtidos nesta tese fornecem uma compreensão mais profunda do processo de retenção de múltiplas espécies em meios porosos.pt_BR
dc.description.sponsorshipPetróleo Brasileiro S. A. (Petrobras)pt_BR
dc.identifier.citationGOMES, Eduardo Rangel. Modelagem populacional para o transporte e retenção em meios porosos. Orientador: Dr. Adriano dos Santos. 2023. 167f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/60647
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE PETRÓLEOpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectCinéticas e isotermas de adsorção e multiespéciespt_BR
dc.subjectDistribuição das espécies transportadas e porospt_BR
dc.subjectVolume poroso excluído e inacessívelpt_BR
dc.subjectEfeitos overshoot/Vromanpt_BR
dc.subjectMétodo de volumes finitos KTpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICApt_BR
dc.titleModelagem populacional para o transporte e retenção em meios porosospt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
Modelagempopulacionaltransporte_Gomes_2023.pdf
Tamanho:
12.5 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Nenhuma Miniatura disponível
Baixar