Termodinâmica de Sistemas Complexos › 48825

Pretende-se que o aluno adquira os conhecimentos necessários, e desenvolva a capacidade de os aplicar à modelação e simulação dos sistemas em estudo no seu plano de trabalhos de doutoramento. O aluno deve no final da UC ser capaz de utilizar as ferramentas computacionais, selecionar os melhores modelos e obter uma descrição ou caracterização do sistemas relevantes para o seu plano de trabalhos.

Pretende-se que o aluno adquira os conhecimentos necessários, e desenvolva a capacidade de os aplicar à modelação e simulação dos sistemas em estudo no seu plano de trabalhos de doutoramento. O aluno deve no final da UC ser capaz de utilizar as ferramentas computacionais, selecionar os melhores modelos e obter uma descrição ou caracterização do sistemas relevantes para o seu plano de trabalhos.

Módulos base Modelos de Energia livre de Gibbs

Conceito de composição local e a teoria dos dois fluidos.

Modelos de composição local: Wilson. NRTL e UNIQUAC

Modelos de contribuição de grupo: UNIFAC

COSMO-RS e COSMO-SAC

Limites das funções de excesso a pressão nula e a pressão infinita.

Equações de estado

Equações de estado cúbicas: vdW, RK, SRK e PR

Misturas: Regras de mistura e de combinação

Obtenção de modelos de energia livre de Equações de estado

Regras de mistura baseadas em modelos de energia livre:

Limite de pressão infinita: Huron-Vidal

Limite de pressão nula: Huron-Vidal modificadas (MHV1 e MHV2)

Equações de estado associativas: CPA, SAFT

Cálculo de propriedades termodinâmicas a partir de Equações de estado

Equilíbrio de fases em sistemas multifásicos

Equações gerais de equilíbrio de fases.

Análise de estabilidade e pontos críticos.

Flash isotérmico bifásico: Equação de Rachford-Rice.

Flash isotérmico multifásico.

 Módulos complementares

Petróleos

Técnicas de caracterização e agrupamento. Sintonização de equações de estado.

Envelopes de fase.

Viscosidades, condutividades térmicas e tensões interfaciais.

Ceras, hidratos e asfaltenos

Polímeros

Modelos de energia livre: Modelo de Flory-Huggins, Parâmetros de solubilidade, Modelo Entrópico de volume livre, UNIFAC volume livre.

Equações de estado: Sanchez-Lacombe, Panayiotou-Vera, Flory, GC-Flory, SAFT

Equilíbrio Líquido-Vapor e Líquido-Líquido em polímeros.

Electrólitos e sistemas biotecnológicos

Teoria de Debye-Huckel.

UNIQUAC e UNIFAC aumentados para electrólitos. e-NRTL

Electrólitos fracos e teoria química.

Modelação da solubilidade de aminoácidos e açucares.

Polielectrólitos: Modelação da solubilidade de proteínas e polissacáridos.

Teoria Molécular Aplicada e Simulação

Forças intermoleculares e potenciais intermoleculares.

Simulações ab initio

Simulações Monte Carlo

Simulações por dinâmica molecular

Projeto | Project:     50%

Trabalho de Investigação | Research work:     50%

Conhecimentos Termodinâmica Química a nível de mestrado

O método de ensino é tutorial, e individual, com a estrutura curricular alinhada com o plano de trabalhos de doutoramento do aluno. Devem ser estudados dois dos módulos base e um dos módulos complementares, a definir com o orientador e o aluno. O trabalho individual, após um estudo teórico da bibliografia recomendada, incide na utilização de ferramentas computacionais, comerciais ou desenvolvidas na UA, e sua aplicação aos dados experimentais do plano de trabalhos do aluno, ou similares disponíveis na literatura. A avaliação é feita através de um projeto específico baseado no trabalho de investigação do aluno, expresso usualmente numa publicação científica.

J.M. Prausnitz, R.N. Lichtenthaler, E.G. Azevedo Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, 3rd ed, Prentice Hall, 1999.

K.S. Pedersen, Aa. Fredenslund, P. Thomassen Properties of Oils and Natural Gases, Gulf Publishing Co., 1989

R.P. Danner, M.S. High Handbook of Polymer Solution Thermodynamics, DIPPR, AIChE, 1993M.P.

Allen and D.J. Tildesley, Computer Simulation of Liquids, 1^st ed, Oxford Science Pub., 1989.

Jean-Charles de Hemptinne, Jean-Marie Ledanois, Pascal Mougin, Alain Barreau. Select Thermodynamic Models for Process Simulation - A Practical Guide Using a Three Steps Methodology. Editions Technip, 2012

Jürgen Gmehling, Michael Kleiber, Bärbel Kolbe, Jürgen Rarey. Chemical Thermodynamics for Process Simulation, 2nd Edition. Willey-VCH, 2019

Andreas Klamt, COSMO-RS From Quantum Chemistry to Fluid Phase Thermodynamics and Drug Design. Elsevier, 2005

Alan Hinchliffe, Molecular Modelling for Beginners, 2nd Edition, Wiley, 2008