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Título: Caracterização do escoamento bifásico líquido-gás em golfadas em dutos verticais
Autor(es): Weigert, Mateus Collares
Orientador(es): Erthal, Raul Henrique
Palavras-chave: Escoamento bifásico
Tubos - Dinâmica dos fluidos
Tubulação
Two-phase flow
Tubes - Fluid dynamics
Pipe lines
Data do documento: 12-Ago-2014
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: WEIGERT, Mateus Collares. Caracterização do escoamento bifásico líquido-gás em golfadas em dutos verticais. 2014. 101 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2014.
Resumo: Escoamentos bifásicos líquido-gás ocorrem em vários ramos da indústria e dependendo da vazão das fases, das propriedades dos fluidos e da inclinação da tubulação o escoamento pode se apresentar em diferentes padrões, sendo o escoamento em golfadas o mais comum na indústria do petróleo. Para o aprimoramento dos processos, seleção e projeto de equipamentos envolvidos é importante prever as características deste tipo de escoamento, porém é um desafio devido à complexidade de interação entre as fases que se comportam de maneira intermitente no tempo e no espaço. Neste contexto, o objetivo da presente monografia é analisar a influência das vazões de gás e de líquido nos parâmetros característicos do escoamento bifásico de água-ar no padrão em golfadas em uma tubulação vertical. Os principais parâmetros característicos - velocidade e comprimento da bolha alongada, comprimento do pistão, fração de vazio e frequência de passagem das células unitárias - foram obtidos através das imagens de uma câmera com alta taxa de aquisição de imagens (125 fps) e utilizando o sensor de malha de eletrodos (Wire-Mesh Sensor). Os experimentos foram realizados numa bancada de testes instalada no LACIT (Laboratório de Ciências Térmicas-UTFPR) com uma altura de 3,9 metros e utilizando uma tubulação de 25,8 mm de diâmetro interno. Após o processamento dos dados foi verificado que o acréscimo na razão entre as velocidades superficiais das fases gerou o mesmo estímulo no comprimento da bolha alongada, no comprimento do pistão e na fração de vazio na região da bolha. Já a frequência de passagem da célula unitária elevou-se com o incremento na velocidade superficial do líquido e a velocidade da bolha alongada apresentou maiores valores quanto maior a velocidade superficial da mistura.
Abstract: Gas-liquid two-phase flows occur in many branches of industry. The flow can occur in different patterns depending on the flow rates, the properties of the phases and inclination of the tube. Slug flow is the most common in the oil industry and to improve processes, selection/design of the equipment is important predict the characteristics of this type of flow, but it is a challenge due to the complexity of interaction between the phases, that behave intermittently in time and space. In this context, the aim of this paper is to analyze influence of the gas-liquid flow in the characteristic parameters of air-water slug flow along vertical pipes. The main characteristic parameters - velocity and length of the Taylor bubble, length of the liquid slug, void fraction and frequency - were obtained by a camera with high image acquisition rate and using the Wire-Mesh Sensor. The experimental work on two- phase vertical upward flow was carried out at the LACIT (Laboratório de Ciências Térmicas-UTFPR) using a 25.8 mm internal diameter and 3.9 meters long transparent pipe. Results show that the higher the ratio between gas and liquid superficial velocities, the bigger is the bubble length, the liquid slug and the void fraction. Likewise, it was noticed that the frequency increases as the liquid superficial velocity increases, and the Taylor bubble velocity increases as the mixture velocity rises.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/6629
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