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Título: Simulação computacional e comparação experimental de uma bolha de ar em uma coluna de água
Título(s) alternativo(s): Numerical simulation and experimental correlation of na air bulbble in a water column
Autor(es): Deda, Lucas
Schamne, Rodrigo Batiuk
Orientador(es): Santos, Paulo Henrique Dias dos
Palavras-chave: Análise numérica
Flotação
Água - Purificação
Indústria petrolífera
Métodos de simulação
Engenharia mecânica
Numerical analysis
Flotation
Water - Purification
Petroleum, Industry and trade
Simulation methods
Mechanical engineering
Data do documento: 13-Dez-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: DEDA, Lucas; SCHAMNE, Rodrigo Batiuk. Simulação computacional e comparação experimental de uma bolha de ar em uma coluna de água. 2018. 66 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018.
Resumo: Na indústria do petróleo, após a separação da mistura petróleo-gás-água, a água proveniente desta desagregação deve sofrer um processo de purificação, a fim de que a água remanescente deste processo possa retornar ao ambiente marítimo emcondições de pureza adequadas. Este trabalho tem como objetivo realizar uma análise numérica do processo de ascendência de uma bolha de gás em meio aquoso, de modo a se obterem correlações que auxiliem no entendimento do processo de flotação. As equações características serão resolvidas utilizando o software ANSYS/FLUENT®. Será utilizado para modelar a interface gás-líquido o método do Volume de Fluidos (VOF). Uma análise de variação de parâmetros foi feita de modo a se entender e se estudar qual a melhor combinação de fatores para simulação multifásica da ascendência de bolhas em colunas de água. Os resultados de simulação foram comparados entre si, de acordo com os parâmetros variados nas investigações, além de serem confrontados com dados experimentais recolhidos pelo laboratório do NUEM. Conclui-se que o uso de passos temporais excessivamente pequenos gera dados que não são possíveis de serem verificados na experimentação, devido às diferenças de tempo entre captura de imagens, além de se avaliar que a utilização da função de Level-Set traz inconsistências de cálculo, acumulando erros ao longo da simulação.
Abstract: In off-shore petroleum industry, after separation of the petroleum-gas-water mixture, the water from this separation must pass through a flotation process, in a way that allows the water to return to the maritime environment in adequate purity conditions. The present essay has the purpose of developing a method of numerical analysis of the gas bubble rise in water, to obtain correlations that assist in the flotation process understanding. The characteristic equations will be solved using the software ANSYS/FLUENT, which uses finite volume solving method. For the gas-liquid interface, the Volume of Fluid (VOF) method will be used to model the hydrodynamical interaction state. A parameter variation analysis was performed in order to understand and study the best combination of factors for the multiphase simulation of bubble rise in water. The simulation results were compared to each other, according to the different parameters from simulations, besides the comparison to experimental data obtained in NUEM laboratory. It is concluded that the use of small time steps generates data that cannot be seen in the experiments, due to the differences between the time-steps of image capture, besides evaluating that the Level-Set function brings calculation inconsistences, summing errors during the simulation.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/11786
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