Start-up flow visualization of viscoplastic materials in horizontal pipes using particle image velocimetry
Ano de defesa: | 2021 |
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Autor(a) principal: | |
Orientador(a): | |
Banca de defesa: | , , , |
Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
Idioma: | eng |
Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba |
Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
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Departamento: |
Não Informado pela instituição
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País: |
Brasil
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Palavras-chave em Português: | |
Área do conhecimento CNPq: | |
Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25143 |
Resumo: | O escoamento de materiais viscoplásticos pode ser encontrado em inúmeros setores industriais, como o processamento de polímeros, bombeamento de comida, indústria de óleos parafínicos, entre outros. Em situações de fechamento devido a emergências ou manutenção, o material restante apresenta uma estrutura gelificada após determinado intervalo de tempo. Objetivando reiniciar o escoamento são aplicadas altas pressões, como no caso de óleos parafínicos em reservas marítimas, situação na qual sobrestimar as pressões pode causar o aumento das dimensões da tubulação e, consequentemente, os custos de produção. Dessa forma faz-se necessária uma predição estimada da pressão mínima para o reinício de circulação como requisito operacional. O objetivo desse estudo experimental é investigar e visualizar o reínicio de escoamento de materiais de tensão limite. Para uma melhor compreensão da dinâmica de escoamento desses materiais são utilizados como montagem experimental uma seção de teste de comprimento 0,980 m com seção circular de raio interno de 0,011 m conectada a dois reservatórios para controle de pressão de entrada e saída e um sistema de visualização por velocimetria por imagens bi dimensionais de partículas (PIV). Duas soluções aquosas de Carbopol® (25 e 50 wt%) são utilizadas como fluidos viscoplásticos. Os perfis de velocidade, a presença de uma estrutura de plug e a transição sólido-fluído são analisadas antes do fluido começar a escoar. A relação entre a mínima queda de pressão de reinício e a evolução do campo de velocidade é observada para diferentes soluções. Ademais, o tempo necessário para reiniciar uma linha bloqueada depende principalmente da queda de pressão aplicada e da viscosidade que aumenta em função do tempo. Finalmente, foi observado que a que a velocidade de escorregamento aumenta exponencial com a tensão cisalhante na parede e com o gradiente de velocidade. |