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dc.creatorBassani, Carlos Lange-
dc.date.accessioned2017-12-27T15:42:18Z-
dc.date.available2017-12-27T15:42:18Z-
dc.date.issued2017-02-20-
dc.identifier.citationBASSANI, Carlos Lange. Modelagem do escoamento trifásico sólido-líquido-gás em golfadas acoplando transferência de calor e massa com a formação de hidratos. 2017. 133 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2845-
dc.description.abstractHydrate formation is one of the main flow assurance concerns in offshore oil and gas production due to the high cost of production interruptions or impairments. Hydrates are formed by the imprisonment of gas molecules into hydrogen bonded cages of water molecules. The high pressure and low temperature conditions needed for hydrate formation are frequently found in offshore production scenarios, where slug flow is often the prevailing flow regime. The present work uses a steady-state approach for modeling homogeneous hydrate-in-water dispersion formation on horizontal slug flow in pipelines. The consumption of the phases during hydrate formation is estimated by a kinetic model in terms of the gaswater interfacial surface and the subcooling of the system. The slug flow model is coupled with: (i) mass transfer terms so as to recalculate the velocities of the slug flow structures and (ii) heat generation terms, since hydrate formation is an exothermic process. Comparisons of the model with experimental data present an average deviation of ±20%. The model was used to analyze the effects brought by hydrate formation over the slug flow hydrodynamics and heat transfer, analyzing: velocities (superficial and structure velocities), pressure, temperature, heat transfer coefficient and unit cell geometry (region lengths and phase fractions). The model was also used to analyze the influence of the pipe inlet conditions (mixture superficial velocity, liquid loading, pressure, use of chemical inhibitors) and of the pipeline geometry (internal diameter, wall width, wall thermal conductivity) in delaying hydrate formation. Finally, the influence of hydrate deposits on the slug flow behavior (pressure, temperature, velocities, unit cell geometry) is analyzed.pt_BR
dc.description.sponsorshipCNPqpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.subjectEngenharia térmicapt_BR
dc.subjectEscoamentopt_BR
dc.subjectHidratospt_BR
dc.subjectEscoamento multifásico - Modelagempt_BR
dc.subjectCalor - Transmissãopt_BR
dc.subjectEngenharia mecânicapt_BR
dc.subjectHeat engineeringpt_BR
dc.subjectRunoffpt_BR
dc.subjectHydratespt_BR
dc.subjectMultiphase flow - Modelyngpt_BR
dc.subjectHeat - Transmissionpt_BR
dc.subjectMechanical engineeringpt_BR
dc.titleModelagem do escoamento trifásico sólido-líquido-gás em golfadas acoplando transferência de calor e massa com a formação de hidratospt_BR
dc.title.alternativeA three-phase solid-liquid-gas slug flow mechanistic model coupling hydrate formation with heat and mass transferpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoO bloqueio de linhas de produção devido à formação de hidratos é uma das principais preocupações na garantia do escoamento em operações de produção de óleo e gás devido aos altos custos associados às paradas de produção. Os hidratos são formados pelo aprisionamento de moléculas de gás em uma gaiola de moléculas de água formada por ligações de hidrogênio. As condições de alta pressão e baixa temperatura necessárias para a formação de hidratos são frequentemente encontradas em cenários de produção no mar, sendo que o escoamento em golfadas é considerado o padrão de escoamento predominante. O presente trabalho utiliza uma abordagem em regime permanente para modelar a formação de dispersões homogêneas de hidrato-em-água durante o escoamento em golfadas em tubulações horizontais. O consumo das fases para a formação de hidratos é estimado em função da área interfacial gás-água e da temperatura de subresfriamento do sistema. O modelo de escoamento em golfadas é acoplado com: (i) termos de transferência de massa para recalcular as velocidades das estruturas das golfadas e (ii) termos de geração de calor, visto que a formação de hidratos é um processo exotérmico. O modelo foi implementado em linguagem Fortran90, utilizando lógica nodal de marcha. Comparações do modelo com dados experimentais da literatura apresentam desvios de aproximadamente ±20%. O modelo foi utilizado para analisar os efeitos da formação de hidratos sobre a hidrodinâmica e transferência de calor do escoamento em golfadas, analisando: velocidades (superficiais e das estruturas do escoamento em golfadas), pressão, temperatura, coeficiente de transferência de calor e geometria da célula unitária do escoamento em golfadas (comprimento das regiões características e frações de fase). O modelo também foi utilizado para analisar a influência das condições de entrada do escoamento (velocidade superficial da mistura, razão de líquido/mistura, pressão, uso de inibidores químicos) e de geometria da tubulação (diâmetro interno, espessura da parede, condutividade da parede) que retardam a formação de hidratos. Ao final, a influência da deposição de camadas de hidratos sobre o escoamento em golfadas (pressão, temperatura, velocidades, geometria da geometria da célula unitária) é analisado.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2041053886073966pt_BR
dc.contributor.advisor1Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5156573817670917pt_BR
dc.contributor.referee1Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo-
dc.contributor.referee2Luz Junior, Luiz Fernando de Lima-
dc.contributor.referee3Marcelino Neto, Moisés Alves-
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOSpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Mecânicapt_BR
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