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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5156| Título: | Avaliação experimental da influência da viscosidade da fase líquida no escoamento bifásico líquido-gás em golfadas em tubulações horizontais |
| Título(s) alternativo(s): | Experimental study of influence of the liquid viscosity on horizontal two-phase slug flow |
| Autor(es): | Naidek, Bruna Patricia |
| Orientador(es): | Melgarejo Morales, Rigoberto Eleazar |
| Palavras-chave: | Escoamento bifásico Viscosidade Bolhas (Física) - Dinâmica Gás - Escoamento Two-phase flow Viscosity Bubbles - Dynamics Gas flow |
| Data do documento: | 30-Jun-2020 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | NAIDEK, Bruna Patricia. Avaliação experimental da influência da viscosidade da fase líquida no escoamento bifásico líquido-gás em golfadas em tubulações horizontais. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020. |
| Resumo: | Escoamento bifásico de líquido-gás no padrão golfadas está presente em vários processos industriais, especialmente na produção de petróleo em águas profundas. As fases podem assumir várias distribuições geométricas ao longo da tubulação, chamadas de padrões de escoamento. O escoamento em golfadas é um padrão de escoamento caracterizado pela sucessão intermitente de pistões de líquido, que podem conter bolhas de gás dispersas ou não, seguidos por bolhas alongadas de gás, que ocupam grande parte da seção transversal da tubulação. De acordo ao que foi revisado na literatura, existem relativamente poucos estudos que buscam avaliar o efeito da viscosidade nas estruturas do escoamento em golfadas. Dentre os estudos encontrados, a maioria trata de escoamentos com viscosidades consideradas altas (acima de 100 cP). Neste trabalho é avaliada a influência da fase líquida com viscosidades consideradas médias (1 a 30 cP) nos parâmetros característicos do escoamento. Para atingir o objetivo proposto, foram realizados experimentos no circuito experimental horizontal do NUEM/UTFPR. Os fluidos utilizados foram ar, água e misturas de água com glicerina para obter as viscosidades desejadas. A detecção das fases foi realizada utilizando sensores resistivos, instalados em quatro seções da tubulação, além de uma câmera de alta taxa de aquisição de imagens para visualização do escoamento. A partir dos sinais adquiridos foram extraídos os valores médios e distribuições estatísticas dos parâmetros característicos do escoamento em golfadas como velocidade da bolha alongada, comprimentos do pistão e da bolha alongada e frequência. A partir da análise dos dados experimentais, foi verificado que o aumento da viscosidade da fase líquida provoca um aumento da velocidade da bolha alongada e frequência de passagem das golfadas e uma redução no comprimento da célula unitária. Foram desenvolvidas correlações para o cálculo dos parâmetros característicos médios do escoamento em golfadas a partir das condições de operação do escoamento como velocidades superficiais e propriedades dos fluidos. Os dados experimentais e as correlações resultantes deste estudo podem ser utilizados como base de dados e na validação de modelos de simulação numérica do escoamento em golfadas em tubulações horizontais. |
| Abstract: | Two-phase slug flow is present in various industrial processes, especially in the oil industry with the production of oil in deep water. Slug flow is characterized by the intermittent succession of liquid slugs, which have a large momentum, that may contain bubbles of compressible gas, followed by elongated bubbles of gas occupying much of the cross-section of the pipeline. Few studies are found in the literature that seek to evaluate the effect of viscosity in this flow pattern. Among the studies found, the majority evaluate liquid viscosities considered high (above 100 cP). In this work, the influence of the liquid viscosity considered average (1 to 30 cP) on the characteristic flow parameters is evaluated. To achieve the proposed objective, experiments were carried out on the NUEM/UTFPR horizontal experimental circuit. The fluids used were air, water and mixtures of water with glycerin to obtain all the desired viscosities. The detection of the phases was performed using resistive sensors, installed in four sections of the pipe, in addition to a camera with a high rate of image acquisition to visualize the flow. From the acquired signals, the average values and statistical distributions of the characteristic parameters of the slug flow were extracted, such as the bubble velocity, slug and bubble lengths and frequency. After a careful analysis of the experimental data, the influence of viscosity on the slug flow structures was correlated. Among the effects of the viscosity of the liquid phase are the increase in the bubble velocity and the slug frequency and the reduction in the length of the unit cell. Correlations were developed to calculate the average characteristic parameters of the slug flow from the flow operating conditions such as surface velocity and fluid properties. The experimental data and correlations of this study can be used as database and to validation of slug flow models in horizontal pipes. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5156 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
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