Análise experimental e numérica da evolução dos parâmetros do escoamento bifásico gás-líquido em golfadas em uma tubulação horizontal
Ano de defesa: | 2020 |
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Autor(a) principal: | |
Orientador(a): | |
Banca de defesa: | , , , , |
Tipo de documento: | Tese |
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
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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/1/5203 |
Resumo: | O escoamento bifásico no padrão golfadas, caracterizado pela alternância das fases líquida e gasosa, é encontrado majoritariamente em linhas de produção e transporte de petróleo e gás. A hidrodinâmica do escoamento em golfadas é importante para o dimensionamento de equipamentos industriais que lidam com este padrão de escoamento. O objetivo então foi analisar, experimentalmente e numericamente, a evolução do escoamento em golfadas de água e ar, em uma tubulação horizontal de 25,8 mm de diâmetro interno e 37,9 m de comprimento, no aparato experimental disponível no NUEM/UTFPR. Para a identificação e monitoramento dos principais parâmetros do escoamento foram utilizados cinco sensores resistivos posicionados ao longo da tubulação. Os experimentos foram conduzidos para diferentes combinações de vazão de água e ar para obter, após o processamento dos sinais, a velocidade de translação da bolha alongada, a frequência da célula unitária, os comprimentos do pistão de líquido e da bolha alongada, a fração de vazio na célula unitária e a queda de pressão. Simulações numéricas também foram realizadas, utilizando o modelo de seguimento de pistões desenvolvido no NUEM/UTFPR. As presenças do efeito de esteira, assim como das singularidades do modelo numérico foram avaliadas. Essas simulações possibilitaram comparações com os dados experimentais, e esforços foram concentrados na identificação de tendências e comportamentos em função de parâmetros adimensionais, velocidades superficiais dos fluidos e do diâmetro da tubulação. Os resultados, numéricos e experimentais, foram analisados utilizando funções densidade de probabilidade (PDF) tipo kernel, para discutir os comportamentos de seu formato em termos dos momentos estatísticos de terceira e quarta ordem (assimetria e curtose). Métodos de aderência (máxima verossimilhança e Kolmogorov-Smirnov) possibilitaram fazer inferências acerca do tipo de distribuição e também comparar os resultados numéricos e experimentais. |