Unidades e Números

Metade das respostas erradas de um primeiro curso vem de uma unidade. Esta página é sobre como o DWSIM guarda, mostra e lê números, para que o valor que você digita seja o valor que o solver usa.

O que você vai aprender

• O que o simulador guarda por dentro e o que ele mostra
• Como mudar o sistema de unidades e o que muda com ele
• Molar contra mássico: frações, vazões e as conversões entre elas
• Estados de referência, formatos de número e o separador decimal

1. SI por dentro, suas unidades por fora

O DWSIM guarda todo valor em SI: kelvin, pascal, kg/s, mol/s, kJ/kg, m3. O sistema de unidades escolhido nas configurações do fluxograma só muda o que os editores e as tabelas mostram e como leem o que você digita. Troque o sistema de SI para inglês e toda temperatura é redesenhada em Fahrenheit; nada na solução se move.

Isso tem duas consequências práticas:

• Um valor digitado como 25 numa caixa de temperatura vale 25 na unidade da caixa, escrita ao lado dela. Se a unidade é K, você especificou uma corrente a 25 K.
• Scripts e o servidor MCP falam SI salvo indicação em contrário; o tipo Quantity da FluentAPI carrega a unidade explicitamente (Q(25, "C")).

Experimente

Abra qualquer tutorial, anote a temperatura de uma corrente, e então Settings > Unit System e troque para outro conjunto. O número muda, o estado não. O Explain Result de um aquecedor mostra o balanço nas unidades do fluxograma e em SI, para que a aritmética possa ser conferida à mão.

2. Molar, mássico, volumétrico

Uma corrente carrega um vetor de composição e uma vazão, e todas as outras bases seguem das massas molares:

Base	Frações	Vazão	Converte por
Molar	x_i, somam 1	mol/s, kmol/h	w_i = x_i M_i / sum(x_j M_j)
Mássica	w_i, somam 1	kg/s, kg/h	x_i = (w_i / M_i) / sum(w_j / M_j)
Volumétrica	(frações volumétricas de líquido, raramente usadas)	m3/h, na densidade da própria corrente	a densidade, que o flash fornece

Três hábitos que poupam trabalho:

1. Decida a base antes de digitar uma composição. O editor tem um seletor; uma composição digitada como frações mássicas numa caixa molar é outra mistura.
2. Vazões molares são a base em que os balanços se escrevem; vazões mássicas são o que bombas e tubos veem. O Explain Result escreve o balanço de massa na unidade de vazão molar do fluxograma e o balanço de energia em kg/s e kJ/kg.
3. Uma vazão volumétrica só tem sentido com uma densidade, que depende de T e P. "100 m3/h de gás" não significa nada até se dizer em que condições; as vazões volumétricas padrão e normal nos resultados da corrente são avaliadas em condições de referência fixas exatamente por isso.

3. Estados de referência

• Entalpia e entropia são relativas ao gás ideal de formação a 25 C. Só as diferenças carregam significado; veja Correntes, Estado e Balanços.
• Calores de reação são a diferença dos calores de formação a 25 C, então a carga de um reator em modo isotérmico inclui trazer os produtos de volta à temperatura de entrada.
• Pressão manométrica e absoluta: o DWSIM trabalha em pressão absoluta. Uma leitura manométrica precisa da pressão atmosférica somada; os sistemas de unidades incluem barg e psig, que fazem isso por você.
• Diferenças de temperatura têm unidade própria (C. ou K.), porque uma diferença de 20 C são 20 K e nunca 293 K.

4. Formatos de número e o separador decimal

O formato de número nas configurações do fluxograma (G6, F2, N4) define quantos dígitos os editores e as tabelas mostram; não arredonda o valor guardado. Um resultado que aparece como 0.00 pode ser 0.0032; alargue o formato antes de concluir que é zero.

O DWSIM lê os números digitados com o formato regional do sistema operacional. Num Windows em português ou alemão o separador decimal é a vírgula e 1.5 é lido como quinze; num Windows em inglês a vírgula é separador de milhar. Digite os números como o seu sistema os escreve, ou troque o formato do sistema se compartilha arquivos com um colega que os escreve de outro jeito. Os arquivos de caso e de dados são gravados num formato invariante, então abrem igual em qualquer lugar.

5. Verificações que pegam erros de unidade

• Uma corrente de água líquida com densidade de 1 kg/m3, ou um gás com 1000 kg/m3: uma pressão ou uma temperatura está errada por um fator de mil (kPa digitado como Pa, ou o contrário).
• Uma carga de poucos watts numa corrente de toneladas por hora, ou de megawatts numa vazão de laboratório.
• Uma composição que soma 0,98: frações digitadas numa base, lidas em outra, ou um composto esquecido.
• Uma temperatura de 25 K numa caixa que queria 25 C. O Flowsheet Check sinaliza achados de ponto de congelamento e de temperatura implausível para isso.

Exercícios

1. Digite a composição da alimentação do Tutorial 10 como frações mássicas com os mesmos números que ele usa como frações molares. Resolva e compare os resultados da coluna com a Scenario Comparison. Qual produto mudou mais, e por quê?
2. Configure o fluxograma para mostrar pressão em barg, leia uma corrente a 1 atm e explique o número que vê.
3. Mude o formato de número para F1 e olhe um composto traço nos produtos do Tutorial 12. Depois mude para E3. Qual número o solver está usando?