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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32570| Título: | Influência do diâmetro na evolução do escoamento bifásico líquido-gás em golfadas em tubulações verticais |
| Título(s) alternativo(s): | Detailed analysis of the influence of the diameter and evolution of biphasic liquid-gas slug flow in vertical pipes |
| Autor(es): | Delgado Maldonado, Paul Adrian |
| Orientador(es): | Melgarejo Morales, Rigoberto Eleazar |
| Palavras-chave: | Escoamento multifásico Viscosidade Bolhas (Física) - Dinâmica Tubulação Imagens - Análise Multiphase flow Viscosity Bubbles - Dynamics Piping Pictures - Analysis |
| Data do documento: | 22-Jun-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | DELGADO MALDONADO, Paul Adrian. Influência do diâmetro na evolução do escoamento bifásico líquido-gás em golfadas em tubulações verticais. 2023. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | O escoamento em golfadas pode ser encontrado tanto na indústria como na natureza. O escoamento bifásico água-ar em golfadas é definido principalmente pela passagem intermitente de duas estruturas que se alternam: uma bolha alongada e um pistão de líquido. Esta tese tem como objetivo caracterizar estas estruturas e analisar o comportamento da velocidade da bolha ao longo de uma tubulação vertical e verificar a influência do diâmetro na evolução deste tipo de escoamento. Para alcançar este objetivo, um circuito experimental foi construído no NUEM-Núcleo de Escoamento Multifásico da UTFPR, composto por um trecho de escoamento horizontal de 10 metros, onde o escoamento se desenvolve e passa por uma curva de 90° direcionando o escoamento para a seção vertical de 14 metros de altura. Os diâmetros internos utilizados foram de 26, 40,8 e 50 milímetros. Ao longo da linha de teste vertical foram instaladas estações de medição e identificação de fase. No total, foram utilizadas cinco (5) estações de medição; quatro (4) estações com sensores condutivos do tipo dois fios e uma estação com sensor capacitivo do tipo Wire Mesh. Foram obtidas imagens do escoamento utilizando uma câmera de alta taxa de aquisição de imagens. A partir dos dados experimentais foi realizada a caracterização da evolução dos parâmetros do escoamento em golfadas tais como: velocidade da bolha alongada, comprimento da bolha alongada e do pistão de líquido, fração de vazio da célula unitária e frequência de passagem das golfadas. Uma análise da distribuição da fração de vazio ao longo da bolha de Taylor e do pistão de líquido foi realizada, identificando-se os pontos de menor fração de vazio. Ao longo da seção vertical observou-se que a velocidade da bolha de Taylor aumenta, assim como seu comprimento e o do pistão de líquido. A frequência, por sua vez, apresenta uma diminuição conforme o escoamento evolui na seção vertical de testes. À medida que o diâmetro aumenta: a) o comprimento dos pistões de líquido aumenta; b) o comprimento das bolhas de Taylor diminui e c) a frequência de passagem das golfadas diminui. |
| Abstract: | Slug flow can be found in both industry and nature. The two-phase water-air slug flow is primarily characterized by the intermittent passage of two alternating structures: an elongated bubble and a liquid slug. This thesis aims to characterize these structures and analyze the behavior of bubble velocity along a vertical pipe, investigating the influence of diameter on the evolution of this type of flow. To achieve this objective, an experimental setup was constructed at the Multiphase Flow Research Center (NUEM) of UTFPR, consisting of a 10-meter horizontal flow section where the flow develops and passes through a 90° bend, directing it to a 14-meter vertical section. Internal diameters of 26, 40.8, and 50 millimeters were used. Measurement and phase identification stations were installed along the test line, totaling five (5) measurement stations: four (4) stations with two-wire conductive sensors and one station with a Wire Mesh capacitive sensor. Flow images were captured using a high-speed camera. Based on the experimental data, the evolution of slug flow parameters, such as elongated bubble velocity, elongated bubble and liquid slug lengths, void fraction of the unit cell, and slug passage frequency, were characterized. An analysis of void fraction distribution along the Taylor bubble and liquid slug was conducted, identifying the points with the lowest void fraction. Along the vertical section, it was observed that the velocity of the Taylor bubble increases, as well as the length of both the bubble and the liquid slug. The frequency, on the other hand, decreases as the flow develops along the test section. As the diameter increases: a) the length of liquid slugs increases; b) the lengths of Taylor bubbles decrease, and c) the slug passage frequency decreases. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32570 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
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