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Title: A teoria matemática do índice de desempenho entrópico – desenvolvimento e aplicações para a engenharia das reações químicas.
Other Titles: The mathematical theory of the entropic performance index – development and applications to chemical reaction engineering.
???metadata.dc.creator???: GÓES, Paulo Guilherme Silva de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: RAMOS, Wagner Brandão.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SILVA JÚNIOR, Heleno Bispo da.
???metadata.dc.contributor.referee2???: SILVA, José Nilton.
???metadata.dc.contributor.referee3???: OLIVEIRA, Laércio Gomes de.
???metadata.dc.contributor.referee4???: SILVA, Rodrigo Moura da.
Keywords: Entropia;Índice;Desempenho;Reatores;Teoria da comunicação;Entropy;Index;Performance;Reactors;Communication theory;Engenharia das reações químicas;Teoria matemática - índice de desempenho entrópico;Índice de desempenho entrópico;Entropic performance index;Chemical reaction engineering;Mathematical theory - entropic performance index
Issue Date: 22-Nov-2021
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: GÓES, Paulo Guilherme Silva de. A teoria matemática do índice de desempenho entrópico – desenvolvimento e aplicações para a engenharia das reações químicas. 185 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2021. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/23471
???metadata.dc.description.resumo???: A literatura científica tem mostrado bastante interesse na utilização de conceitos entrópicos na estrutura de metodologias para a análise e otimização de processos da engenharia das reações químicas, visto que as máximas transformações ocorrem quando se trabalha mais próximo da reversibilidade. Entretanto, a modelagem entrópica, especificamente, a metodologia da mínima taxa de produção de entropia, apresenta algumas dificuldades de implementação no meio industrial, principalmente devido a especificidade dos modelos obtidos para análise. Consequentemente, o índice de desempenho entrópico surge naturalmente como uma alternativa para contornar as problemáticas da metodologia entrópica. O objetivo desta pesquisa é apresentar o desenvolvimento de uma teoria matemática para o índice de desempenho entrópico, buscando interpretálo fisicamente a partir de elementos da teoria da comunicação. Assim, utilizandose esforços matemáticos levando em consideração diferentes abordagens do conceito da entropia, foi possível estruturar a base teórica do índice de desempenho entrópico, o qual pode ser interpretado como uma propriedade que mede a similaridade entre duas condições físicas, as quais estão diretamente associadas ao desempenho de um sistema reacional. Posteriormente, demonstrouse matematicamente o vínculo entre a metodologia da mínima taxa de produção de entropia e o índice entrópico, expondo que o índice é uma ferramenta quantitativa que mostra a trajetória da mínima taxa de produção de entropia de processos da engenharia das reações químicas e, consequentemente, o máximo desempenho. Aplicandose a metodologia desenvolvida a partir de exemplos práticos, observouse a capacidade e simplicidade do índice de desempenho entrópico como uma ferramenta para a análise e otimização de sistemas reativos, verificandose que a busca pela otimização de um sistema reativo pode ser caracterizada como esforços para maximizar o índice de desempenho entrópico (ou seja, minimizar a taxa de produção de entropia do sistema reativo), constatandose um novo paradigma para a análise e otimização de processos da engenharia das reações químicas.
Abstract: The scientific literature has shown great interest in the use of entropic concepts in the structure of methodologies for the analysis and optimization of chemical reaction engineering process, since the maximum transformations occur when working closer to reversibility. However, the entropic modeling, specifically, the methodology of the minimum entropic production rate, presents some implementation difficulties in the industrial environment, mainly due to the specificity of the models obtained for analysis. Consequently, the entropic performance index appears naturally as an alternative to circumvent the problems of the entropic methodology. The objective of this research is to present the development of a mathematical theory for the entropic performance index, seeking to interpret it physically from elements of communication theory. Thus, using mathematical efforts taking into account different approaches to the concept of entropy, it was possible to structure the theoretical basis of the entropic performance index, which can be interpreted as a property that measures the similarity between two physical conditions, which are directly associated with the performance of a reactional system. Subsequently, the link between the minimum entropy production rate methodology and the entropic index was mathematically demonstrated, exposing that the index is a quantitative tool that shows the trajectory of the minimum entropic production rate of chemical reaction engineering process and, consequently, maximum performance. Applying the methodology developed from practical examples, it was observed the capacity and simplicity of the entropic performance index as a tool for the analysis and optimization of reactive systems, verifying that the search for the optimization of a reactive system can be characterized as efforts to maximize the entropic performance index (i.e., minimize the entropic production rate of the reactive system), demonstrating a new paradigm for the analysis and optimization of chemical reaction engineering process.
Keywords: Entropia
Índice
Desempenho
Reatores
Teoria da comunicação
Entropy
Index
Performance
Reactors
Communication theory
Engenharia das reações químicas
Teoria matemática - índice de desempenho entrópico
Índice de desempenho entrópico
Entropic performance index
Chemical reaction engineering
Mathematical theory - entropic performance index
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/23471
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Química.

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