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Título: Taxas finitas de decomposição : uma nova abordagem na estimativa dos parâmetros de Arrhenius valendo-se dos algoritmos de partículas SIR e ASIR
Autor(es): Klippel, Míriam Suély
Orientador: Martins, Márcio Ferreira
Coorientador: Silva, Wellington Betencurte da
Palavras-chave: Filtro Partículas SIR e ASIR
Taxa finita de decomposição
Modelo de Arrhenius
Data do documento: 25-Abr-2016
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: A conversão termoquímica desempenha um papel importante na geração de energia. Os combustíveis possuem uma diversidade de propriedades termoquímicas oriundas da sua origem que impõe uma complexidade na determinação de padrões na estrutura térmica e química dos processos de conversão. Entender a termoquímica e, consequentemente, a cinética química envolvida na formação de espécies químicas no processo de conversão de sólidos, é um fator importante para na modelagem numérica de processos de pirólise e combustão. Pois, pode-se, em seguida, quantificar os produtos que causam impacto ambiental nesses processos. Este trabalho tem como objetivo aplicar os filtros de partículas Sampling Importance Resampling (SIR) e Auxiliar Sampling Importance Resampling (ASIR) à estimativa de parâmetros cinéticos do modelo de Arrhenius. Para tanto, são discutidos os vários métodos de estimativa de parâmetros cinéticos de Arrhenius. Em seguida, os algoritmos dos filtros de partículas são adaptados para estimativa de parâmetros cinéticos, que a posteriori são implementados em um código computacional que recebe os dados termogravimétricos e o sistema de EDO. Um primeiro teste foi realizado num caso simples da celulose submetido a pirólise em um único passo de reação. Os resultados foram satisfatórios. Finalmente, uma nova abordagem de estimativa de parâmetros cinéticos foi proposta e chamada de Taxa Finita de Decomposição. Os melhores resultados para essa abordagem foram usando a verossimilhança pela TG que ajusta bem a curva da perda de massa. A imprecisão do método é atenuada com o aumento gradativo do número de partículas ou a diminuição do tempo de integração para cada passo de tempo. Palavras-chaves: Filtro Partículas SIR e ASIR. Cinética química. Taxa finita de decomposição. Modelo de Arrhenius.
The thermochemical conversion plays an important role in power generation. The fuels have a variety of thermochemical properties derived from their source which requires a complexity in determining patterns in the thermal structure and chemical conversion processes. Understanding the thermochemical and the consequent chemical kinetics involved in the chemical species formation during the solid fuel conversion process is an important factor for numerical modeling of pyrolysis and combustion processes. For these reasons, the present work is aimed to deal with the application of particle filters in the Arrhenius parameters estimation. Sampling Importance Resampling (SIR) and Auxiliary Sampling Importance Resampling (ASIR) were then used. The methodology consists on to make a wide discussion about the various methods of Arrhenius parameters estimation. Then, the particle filter algorithms are adapted to estimate the kinetic parameters, which are subsequently implemented in a computer code that receives ThermoGravimetric data and the reaction model system. A first test was carried out in a single reaction step for pyrolysis of cellulose. The results were satisfactory. Finally, a new approach to estimate kinetic parameters was proposed and called Finite Rate of Decomposition. The best results for this approach were using the likelihood based on TG data that fitted very well the weight loss curve. The inaccuracies of the new method are attenuated with a gradual increase in the particles number or by decrease the integration time for each time step.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9814
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