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Título: Simulação de sistema reator-coluna-trocador de calor no DWSIM e estudo de dados Python
Título(s) alternativo(s): Simulation of a reactor-column-heat exchanger system in DWSIM and Python data analysis
Autor(es): Piske, Christopher Andrey
Orientador(es): Matos, Everton Moraes
Palavras-chave: Permutadores térmicos
Reatores químicos
Python (Linguagem de programação de computador)
Simulação (Computadores)
Heat exchangers
Chemical reactors
Python (Computer program language)
Computer simulation
Data do documento: 16-Dez-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: PISKE, Christopher Andrey Simulação de sistema reator-coluna-trocador de calor no DWSIM e estudo de dados Python. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2024.
Resumo: Com o crescente uso de ferramentas operacionais nos âmbitos acadêmico e profissional, as linguagens de programação e os softwares de simulação têm se tornado essenciais para a otimização e o aprimoramento de sistemas, promovendo avanços significativos nas áreas de pesquisa e ensino. Nesse contexto, este trabalho avaliou a eficácia da linguagem de programação Python na superação das limitações do software DWSIM, amplamente utilizado para simulações de processos químicos. A pesquisa foi fundamentada no desenvolvimento de melhorias na manipulação e análise de dados provenientes do DWSIM, que possui desafios significativos em consequência da complexidade das simulações e a ausência de métodos adequados para tratamento de dados. O objetivo principal foi elaborar um código Python que solucionasse as limitações evidentes, como a manipulação de dados e a identificação de padrões. A metodologia consistiu no desenvolvimento de uma simulação de coluna de destilação integrada a um reator e trocador de calor, através deste sistema foi realizado uma análise metódica por meio do código Python. A seleção do tipo de arquivos para a exportação dos dados foi fundamental para estruturar a pesquisa e desenvolver soluções eficientes. A elaboração do código Python possibilitou a validação e a análise de dados, além de aperfeiçoar e otimizar os processos da simulação. Mediante as bibliotecas Python, proporcionaram um papel fundamental na realização de análises complexas e na visualização gráfica dos dados, permitindo a interpretação e a interação do usuário com os resultados. Os resultados evidenciam a capacidade do código em identificar e modelar padrões de dados exportados, além de proporcionar confiabilidade aos dados obtidos e visualizações gráficas para a interpretação dos mesmos que promovem uma interação mais ativa com o usuário. Mesmo diante das dificuldades previstas, como a conexão direta entre as ferramentas devido ao método de exportação de dados, a pesquisa atingiu seu propósito, reforçando a versatilidade e eficácia do Python na resolução das limitações do DWSIM. A conclusão destacou a eficácia na realização e análise da simulação do sistema e seus bons resultados obtidos ao longo da pesquisa, além das oportunidades de melhorias futuras. Entre essas melhorias, destacam-se a integração sistêmica do código com o DWSIM e a implementação de novas bibliotecas, visando aperfeiçoar a capacidade analítica e a visualização dos dados. Esta pesquisa estimulou a utilização da linguagem de programação Python, garantindo uma solução prática e eficiente para a análise e manipulação de dados em simulações de processos químicos industriais, com aplicabilidade tanto no âmbito acadêmico quanto profissional.
Abstract: With the increasing use of operational tools in both academic and professional settings, programming languages and simulation software have become essential for the optimization and improvement of systems, promoting significant advances in research and education. In this context, this study evaluated the effectiveness of the Python programming language in overcoming the limitations of the DWSIM software, which is widely used for chemical process simulations. The research was based on the development of improvements in the handling and analysis of data derived from DWSIM, which faces significant challenges due to the complexity of simulations and the lack of adequate methods for data processing. The main objective was to create a Python code capable of solving evident limitations, such as data handling and pattern recognition. The methodology involved the development of a simulation of a distillation column integrated with a reactor and a heat exchanger. Through this system, a systematic analysis was conducted using Python code. The selection of file types for data export was crucial to structuring the research and developing efficient solutions. The development of the Python code enabled data validation and analysis, as well as the improvement and optimization of simulation processes. Python libraries played a key role in performing complex analyses and generating graphical visualizations of the data, facilitating user interpretation and interaction with the results. The results demonstrated the code’s ability to identify and model patterns in exported data, as well as to ensure the reliability of the obtained data and provide graphical visualizations for interpretation, fostering more active user interaction. Despite anticipated challenges, such as the direct connection between tools due to the data export method, the research achieved its objective, reinforcing the versatility and effectiveness of Python in overcoming DWSIM's limitations. The conclusion highlighted the efficiency in performing and analyzing the system simulation and the positive results achieved throughout the research, as well as opportunities for future improvements. Among these improvements are the systemic integration of the code with DWSIM and the implementation of new libraries to enhance analytical capabilities and data visualization. This study encouraged the use of Python programming language, providing a practical and efficient solution for data analysis and manipulation in industrial chemical process simulations, with applications in both academic and professional settings.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37782
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