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Título: Análise da influência do bocal no desempenho da câmara de expansão do separador bifásico líquido-gás tipo VASPS
Autor(es): Eidt, Henrique Krainer
Orientador(es): Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo
Palavras-chave: Dinâmica dos fluidos
Escoamento bifásico
Gás - Escoamento
Fluid dynamics
Two-phase flow
Gas flow
Data do documento: 12-Ago-2014
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: EIDT, Henrique Krainer. Análise da influência do bocal no desempenho da câmara de expansão do separador bifásico líquido-gás tipo VASPS. 2014. 99 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2014.
Resumo: Equipamentos capazes de separar fases presentes em uma mistura são amplamente usados na indústria, em especial na exploração de petróleo e gás. A tecnologia dos separadores ciclônicos verticais é uma classe emergente, sendo leves, compactos, de baixo custo e que proporcionam maior taxa de separação. Com o intuito de entender a dinâmica do fluido em seu interior e o seu funcionamento, o presente trabalho estuda a influência do bocal no comportamento do escoamento bifásico, líquido-gás na câmara de expansão do separador VASPS. Para modelar o escoamento é utilizado o Modelo de Dois Fluidos, que é basicamente resultado do balanço da massa e do balanço da quantidade de movimento para cada uma das fases (líquido-gás). A interface do filme de líquido que se forma ao longo do escoamento, é modelada utilizando um método de captura de interface de escoamento de superfícies livres (free surface flow). 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 computacional comercial ANSYS-CFX 14.5 nas três dimensões e para a construção das malhas o programa ICEM-CFD. Os resultados são comparados com os existentes na literatura aberta, a partir dos resultados numéricos, é analisada a influência do bocal no comportamento do escoamento bifásico líquido-gás e na eficiência do separador. Foram avaliados os principais parâmetros que ajudem a estabelecer a metodologia para a avaliação e projeto de uma câmara de expansão como, altura média de elevação do líquido, espessura média de filme, ângulo de saída das linhas de correntes e tempo de residência do líquido no interior da câmara, com a utilização dos grupos adimensionais Froude (0,05; 0,25; 0,75) e Reynolds (500; 1500; 5000; 10000).
Abstract: Equipment capable of separating mixture phases are widely used in industry, especially in oil and gas. The technology of vertical cyclone separators are an emerging class, being lightweight, compact, low cost and which provide a higher rate of separation. In order to understand the dynamics of fluid inside and its operation, this paper studies the influence of the nozzle in the behavior of biphasic flow, liquid-gas, in the expansion chamber of VASPS tab. To model the flow the Two Fluid Model is used, which is basically a result of the mass balance and the balance of momentum for each phase (liquid-gas). The interface of the liquid film that forms along the flow is modeled using a method of capturing the free surface flow interface. For the numerical modeling, we use the Finite Volume Method based on elements with a fully implicit formulation. The discretized equations are solved by the commercial computer program ANSYS-CFX 14.5 in three dimensions and for the meshes construction the ICEM-CFD program. The results are compared with existing results in the open literature, based on the numerical results, the nozzle influence in the behavior of the gas-liquid two-phase flow and the efficiency of the separator is analyzed. The main parameters that help to establish a methodology for the evaluation and design of an expansion chamber as average height of elevation of the net, average film thickness, rake angle of the lines of current and residence time of the liquid inside the chamber were evaluated, with the use of the dimensionless Froude groups (0.05, 0.25, 0.75) and Reynolds (500; 1500; 5000, 10000).
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/6627
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