[pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DO ESCOAMENTO LAMINAR EM DUTOS DE ÓLEOS PESADOS COM VISCOSIDADE DEPENDENTE DA TEMPERATURA - GUILHERME MOREIRA BESSA (2015)
[pt] O presente trabalho é um estudo experimental sobre o escoamento laminar de óleos pesados através de dutos longos isolados termicamente e que apresentam forte dependência da viscosidade com a temperatura. O objetivo do estudo é identificar e interpretar o comportamento verificado em operações de campo onde a dependência da queda de pressão ao longo do duto com a vazão afasta-se significativamente da relação linear esperada para escoamentos hidrodinamicamente desenvolvidos. Para o estudo foi montado um experimento em escala de laboratório utilizando como fluido de trabalho uma solução de glicerina e água, que apresenta forte dependência da viscosidade com a temperatura. A solução quente de glicerina era bombeada por um tubo longo imerso em um meio refrigerado. A troca de calor do fluido com o ambiente frio produzia gradientes de temperatura radiais e axiais associados a fortes variações da viscosidade. Os experimentos conduzidos revelaram uma relação linear entre a vazão e a queda de pressão ao longo do duto para baixos e altos valores da vazão. No entanto, para valores intermediários da vazão, a relação entre vazão e queda de pressão afasta-se do comportamento linear, deixando de apresentar uma relação monotônica. Nesta região intermediária, os mesmos valores de queda de pressão foram observados para vazões de ordem de grandeza diferentes. Medidas de perfis radiais de temperatura e velocidade axial foram realizadas para duas diferentes posições axiais no duto. Sondas de termopar e a técnica de velocimetria laser- Doppler foram utilizadas neste estudo. Os perfis de temperatura apresentaram forte assimetria como decorrência da presença de escoamentos secundários originados por convecção natural. Os perfis de velocidade axial foram pouco afetados pelos escoamentos secundários. Acredita-se que o impacto observado na tensão cisalhante na parede e, portanto, na queda de pressão, esteja associado à forte variação da viscosidade junto à parede fria, e não às variações do gradiente de velocidade na parede que não se mostraram significativas. Os resultados experimentais foram comparados com simulações numéricas tridimensionais e unidimensionais fornecidas por outros pesquisadores. A relação de queda de pressão com a vazão foi bem modelada por ambos os modelos. Os perfis radiais de velocidade foram bem previstos pelo modelo tridimensional, ao contrário dos perfis radiais de temperatura que se afastaram das medições.