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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37175| Título: | Análise numérica dos regimes de bolhas em escoamentos gás-líquido no padrão disperso: influência do diâmetro do tubo e da viscosidade do líquido |
| Título(s) alternativo(s): | Numerical analysis of the bubbles’ regimes in gas-liquid flows in the dispersed pattern: influence of pipe diameter and liquid viscosity |
| Autor(es): | Camilo, Mariana Lopes |
| Orientador(es): | Lima, Luiz Eduardo Melo |
| Palavras-chave: | Bolhas (Física) Análise numérica Escoamento bifásico Tubos - Dinâmica dos fluidos Viscosidade Bubbles Numerical analysis Two-phase flow Tubes - Fluid dynamics Viscosity |
| Data do documento: | 21-Fev-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | CAMILO, Mariana Lopes. Análise numérica dos regimes de bolhas em escoamentos gás-líquido no padrão disperso: influência do diâmetro do tubo e da viscosidade do líquido. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica do Paraná, Ponta Grossa, 2025. |
| Resumo: | Escoamentos multifásicos existem em diversas aplicações industriais, como transporte de petróleo, caldeiras, termoelétricas e usinas nucleares. Uma fase com volume predominante na mistura é observada em escoamentos bifásicos, especificamente escoamentos gás-líquido no padrão disperso. Ao mesmo tempo, a outra é distribuída por esta fase contínua na forma de bolhas. O regime das bolhas define tanto seu comportamento quanto as características do escoamento bifásico, como as frações e as velocidades das fases. O principal objetivo deste trabalho é avaliar a influência do diâmetro do tubo e da viscosidade da fase líquida nos regimes das bolhas no padrão de escoamento disperso em regime permanente. Assim, modelos matemáticos foram identificados, um código em linguagem de programação Python foi desenvolvido e os resultados do modelo numérico foram comparados com base na literatura. Diferentes diâmetros de tubo e viscosidades de líquido foram considerados no presente trabalho, analisando os regimes viscoso, distorcido, agitado-turbulento e capa esférica. Os resultados foram comparados com um mapa de padrões para escoamentos verticais. Eles mostraram que as variações de diâmetro de tubo e de viscosidade de líquido alteram a ocorrência de regimes em função das velocidades das fases. O regime distorcido ocorre somente para valores de viscosidade dinâmica do líquido menores que 0,0059 Pa · s, dando lugar predominantemente ao regime viscoso. O diâmetro de tubo e a viscosidade de líquido são fatores determinantes na definição de regimes das bolhas, que por sua vez influenciam as velocidades e frações das fases, sendo essencial considerá-los na modelagem e predição desses fenômenos. |
| Abstract: | Multiphase flows exist in several industrial applications, such as oil transportation, boilers, thermoelectric, and nuclear power plants. One phase with predominant volume in the mixture is observed in two-phase flows, specifically gas-liquid flows in the dispersed pattern. At the same time, the other is distributed throughout this continuous phase in the form of bubbles. The regime of the bubbles defines both its behavior and the two-phase flow’s characteristics, such as the gas fraction and the velocities of the phases. The main objective of this work is to evaluate the influence of the pipe diameter and the viscosity of the liquid phase on the regimes of the bubbles in the dispersed flow pattern in steady-state. Thus, mathematical models were identified, a code was developed in Python programming language, and the numerical model results were compared based on the literature. Different pipe diameters and liquid viscosities were considered in the present work, analyzing the viscous, distorted, churn-turbulent, and spherical cap regimes. The results were compared with a pattern map for vertical flows. They showed that variations in pipe diameter and liquid viscosity alter the occurrence of regimes as a function of phase velocities. The distorted regime occurs only for liquid dynamic viscosity values lower than 0.0059 Pa · s, giving rise to the viscous regime. The pipe diameter and liquid viscosity are determining factors in the definition of regimes of bubbles, which in turn influence velocities and fractions of the phases, and it is essential to consider them in the modeling and predicting of these phenomena. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37175 |
| Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Mecânica |
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