Investigação numérica de fluxos de condensação em um separador supersônico.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Costa, Ulisses Adonis Silva
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Condensação; Condensation; Escoamento bifásico; Gases; Non-ideal gas; Nucleação; Nucleation; Separador supersônico; Supersonic separator; Two phase flow
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-14092020-095503/

As recentes descobertas de grandes volumes de hidrocarbonetos na costa, nos chamados reservatórios do pré-sal, reforçam o importante papel que o Brasil desempenhará no cenário energético mundial. Um dos grandes problemas presentes nessas áreas é a alta concentração de dióxido de carbono CO2 associado ao gás natural, em reservas com um alto potencial de produção. A experiência operacional diz que também é necessário reduzir e controlar a presença de água, na forma líquida ou de vapor, presente no gás natural, para garantir seu processamento e transmissão com segurança. O separador supersônico, uma tecnologia inovadora baseada no resfriamento adiabático de um fluxo de gás submetido a um turbilhão, surge como uma nova e promissora técnica para remover dióxido de carbono e componentes gasosos de um gás natural. No entanto, o processo de condensação em um fluxo compressível em turbilhão ainda é pouco conhecido. Isso coloca sérios desafios ao design desses dispositivos. Como contribuição para superar esses desafios, este trabalho tem como objetivo investigar a nucleação de moléculas simples comparando diversas equações da taxa de nucleação associadas ao Método dos Momentos de Hill. A não idealidade dos gases é bem discutida e os fenômenos de mudança de fase para aplicação em um separador supersônico de gás natural são estudados considerando inicialmente a condensação da água. O modelo Euler acoplado ao método dos momentos foi utilizado para investigar os fluxos de condensação em não-equilíbrio nos bocais. Os resultados númericos foram verificados com dados experimentais disponíveis na literatura e houve uma melhora significativa na captura da onda de condensação.