Resumo: Nesta tese é modelado matematicamente e simulado numericamente, por meio do cálculo variacional, a fluidodinâmica do escoamento das fases dentro de um reator químico operando no modo coluna de lama. Diferentemente dos métodos matemáticos que envolvem as equações diferenciais, o método variacional utiliza uma equação integral que deve ser estacionária em relação a todas as suas variáveis, o que permite aplicar algum método de otimização. Um rigoroso modelo para o reator é estudado e os resultados obtidos da simulação são comparados com dados disponíveis na literatura. Os resultados são satisfatórios e possibilita a extensão do método a outros processos da engenharia química. O reator apresenta um leito fluidizado trifásico com agitação dada pelo fluxo do gás. Não existe agitação mecânica. Considera-se ou não a presença de reações químicas. O fluxo do fluido é modelado por meio das equações unidimensionais da continuidade e do momento médio no tempo. Assume-se uma aproximação Euleriana em coordenadas cilíndricas. Na prática este tipo de modelo é satisfatório. Devido a sua forma matemática, faz-se necessário apresentar o modelo do reator na forma de uma equação integral. O presente método está fundamentado em princípios fisicos, permitindo modelar os processos com geometria e condições de contorno complexas, pois permite o ajuste das variáveis junto à simulação. O modelo integral está baseado no critério de mínima energia. O modelo integral é numericamente idêntico ao diferencial. Apesar da extensa manipulação algébrica envolvida, os resultados justificam a sua aplicação. O método, ao ser estendido para 'outros processos químicos, deve ser devidamente aplicado, uma vez que não existe uma regra geral aplicável a todos os casos Ver menos

Abstract: In this work it is applied the variational method for modeling and simulating the hydrodynamic flux of a slurry bubble column reactor. Instead of applying mathematical methods to solve a differential equation, this method employs a stationary integral equation, so it leads to the possibility of applying optimization methods. A rigorous model for the reactor is studied. Simulated data are compared with data available in literature. The results are satisfactory and the method can be explored in similar processes. The reactor shows a three-phase fluidized bed agitated by gas fluxo There is not mechanical agitation. Chemical reactions may be inc1uded. Pluid-dynamic is modeled by one-dimensional averaged-time continuity and momentum equations. It assumes an Eulerian approach in cylindrical coordinate. The practical results of this model were satisfactory. Due to the mathematical form, it is necessary a integral equation for the model. The numerical method is based in physical principles. It allows to mode! processes with complex geometry and boundary conditions. In turn it allows to describe the variables during the simulation. The integral model is analogous to the minimum energy criterion. Differential and integral models results are numerically identical. In spite of extensive algebraic manipulation necessary in the integral method, the results obtained for the method justify its application. The method can be extended for others processes in chemical engineering. It must be correctly applied for each case, since one general rule for application does not exist Ver menos