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Título: Análise do escoamento viscoso em uma bomba ejetora
Autor(es): Becker, Bruno Rafael
Orientador(es): Morales, Rigoberto Elezar Melgarejo
Palavras-chave: Bombas hidráulicas
Métodos de simulação
Fluxo viscoso
Método dos elementos finitos
Engenharia mecânica
Pumping machinery
Simulation methods
Viscous flow
Finite element method
Mechanical engineering
Data do documento: 17-Dez-2015
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: BECKER, Bruno Rafael. Análise do escoamento viscoso em uma bomba ejetora. 2015. 76 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2015.
Resumo: Bombas ejetoras são consideradas como bombas auxiliares no transporte de fluidos e são projetadas para uma variedade de situações na indústria de petróleo e gás. Elas são usadas de maneira convencional na extração de petróleo e gás, bem como em aplicações mais complicadas, como poços com revestimento defeituoso ou frágil. Uma bomba ejetora não requer indução mecânica e, portanto, oferece alta confiabilidade. Ejetores são conhecidos por funcionar de forma simples e robusta, com mínimo desgaste e necessidade de manutenção. A grande vantagem do ejetor é que não existem partes móveis em sua composição, sendo por isso capaz de trabalhar em áreas remotas e em condições extremas. Com o intuito de entender a dinâmica do fluido em seu interior e o seu funcionamento, no presente trabalho estuda-se o comportamento do escoamento viscoso em uma bomba ejetora. Para a modelagem do escoamento, será utilizada uma abordagem matemática Euleriana em conjunto com equações constitutivas para trocas interfaciais de duas fases líquidas. Para a modelagem numérica, utiliza-se o Método dos Volumes Finitos baseado em Elementos com uma formulação completamente implícita. As equações discretizadas são resolvidas pelo programa de dinâmica dos fluidos computacional ANSYS-CFX 14.5. Foram realizados testes com malhas de duas e três dimensões e os resultados são validados com dados experimentais existentes na literatura aberta. A partir dos resultados numéricos, é analisada a influência do escoamento viscoso no desempenho do ejetor. Também são avaliados os principais parâmetros que ajudam no projeto de um ejetor, como por exemplo, vazões, alturas manométricas e pressões das fases viscosas em função da variável geométrica da razão de área entre bocal e garganta.
Abstract: Jet pumps are considered auxiliary pumps in the transportation of fluids and are designed for a variety of situations in the oil and gas industry. They are conventionally used in the oil and gas extraction, as well as more complex applications, such as wells with defective or brittle coating. A jet pump requires no mechanical induction and thus offers high reliability. Ejectors are known to work simply and robustly, with minimal wear and maintenance needs. The great advantage of the ejector is that there are no moving parts in their composition, thus being able to work in remote areas and under extreme conditions. In order to understand the fluid dynamics inside the jet pump and its operation, in this paper we study the viscous flow behavior. For the flow modeling, will be used an Eurelian mathematical approach together with constitutive equations for interfacial exchange for the liquid phases. For the numerical modeling was used the Finite-Volume Method based on elements with a fully implicit formulation. The discretized equations are solved by dynamic program computational fluid ANSYS CFX-14.5. The results will be validated with experimental data found in the open literature. From the numerical results will be analyzed the influence of viscous flow on the ejector performance. Also reviews of the key parameters that help in the design of an ejector, as mass flow, head pressure and pressure of the viscous phases as a function of the geometric variable nozzle-throat.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10170
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