Desenvolvimento de um modelo numérico para a simulação da formação de hidratos em paredes de tubulações

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Dextre, Gino Noel Delgado
• Orientador(a): Santos, Paulo Henrique Dias dos
• Banca de defesa: Santos, Paulo Henrique Dias dos, Marcelino Neto, Moisés Alves, Luz Junior, Luiz Fernando de Lima
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Métodos de simulação; Hidratos; Modelos matemáticos; Massa - Transferência; Calor - Transmissão; Cinética química; Engenharia mecânica; Simulation methods; Hydrates; Mathematical models; Mass transfer; Heat - Transmission; Chemical kinetics; Mechanical engineering
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3122

Ao longo dos anos a formação dos hidratos têm sido um desafio constante para a indústria do óleo e gás, que tem buscado entender os processos envolvidos na formação hidratos através do desenvolvimento de modelos semi-empíricos para predizer o crescimento do hidrato. Esses modelos consideram que o fenômeno é regido pela transferência de calor e de massa e cinética química, mas o fato de não se ter um modelo que relacione esses três efeitos representa uma limitação no entendimento do processo do crescimento do hidrato para sistemas com substâncias em diferentes estados e/ou composições. Portanto, no presente trabalho é proposto um modelo matemático para predizer a taxa de crescimento do hidrato considerando uma relação entre a transferência de calor e de massa e cinética química. Além disso, uma nova abordagem é considerada ao incluir a porosidade do hidrato mediante uma estratégia matemática-numérica implementada no software ANSYS/FLUENT. Os efeitos devido ao crescimento do hidrato são considerados pela taxa de crescimento que é acoplada aos termos fontes das equações constitutivas do problema. É importante salientar que a taxa de formação do hidrato e a equação de conservação da massa do hidrato são implementados via funções definidas pelo usuário (User Defined Functions). O modelo proposto foi validado com os resultados experimentais da formação de hidratos de THF diluído na relação estequiométrica de 1:17 numa célula estática cilíndrica. Pretende-se que este modelo matemático sirva de base teórica para modelos futuros para a predição da formação e crescimento de hidratos nas linhas de transporte de óleo e gás.