Análise do escoamento água, óleo e gás em padrão disperso

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Stahnke, Carina
• Orientador(a): Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo
• Banca de defesa: Bertoldi, Dalton , Moura, Luis Mauro , Ponte, Maria Jose Jeronimo de Santana , Marcelino Neto, Moises Alves , Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo
• 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
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Bolhas (Física) - Dinâmica; Flotação; Tensão superficial; Gôtas - Dinâmica; Escoamento multifásico; Física - Experiências; Métodos de Simulação; Modelos matemáticos; Bubbles - Dynamics; Flotation; Surface tension; Drops - Dynamics; Multiphase flow; Physics - Experiment; Simulation methods; Mathematical models
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25934

O efeito da inserção de população de bolhas na separação de gotas de óleo finamente dispersas em escoamento de líquido foi investigado experimentalmente e numericamente. A geração de bolhas e gotas de óleo em um escoamento de líquido permitiu a análise da eficiência dos processos de separação offshore (separadores gravitacionais – processamento primário de petróleo), que se mostraram fortemente dependentes das forças hidrodinâmicas e das interações físicas das fases dispersas em escoamentos conduzidos por dissipação viscosa assim como efeitos hidrodinâmicos quando as forças de inércia dominam. Neste contexto, é importante notar que a eficiência do equipamento de flotação pode ser melhorada por uma melhor compreensão das interações entre bolhas e gotas, que também dependem de muitos fatores, ou seja, tamanhos de bolhas e gotas, população e campos de velocidade ao longo do escoamento. Apesar de sua importância, os estudos nesta área são escassos e persiste a falta de informações sobre a física do problema. O objetivo deste estudo é verificar quais desses fenômenos regem a cinemática de separação. Para atingir este objetivo, a técnica de shadowgraph de alta velocidade permitiu a determinação das trajetórias das fases dispersas, diâmetros equivalentes e sua distribuição de velocidades. A simulação numérica permitiu a obtenção de forma complementar ao experimental, a análise de detalhes do escoamento não acessíveis em experimentos físicos, como o escoamento secundário da fase contínua, entre outros. Os experimentos, em contrapartida com as simulações, sugeriram que a presença da população de bolhas aumenta a separação das gotas de óleo do líquido devido ao aumento dos efeitos gravitacionais associados ao escoamento induzido pelo líquido. Além disso, a inserção das bolhas reduziu a circulação aleatória das gotas dentro da coluna de bolhas. Os efeitos de flutuabilidade foram aumentados, levando a um menor tempo de retenção das gotas. Assim, as interações hidrodinâmicas promovidas pela inserção das bolhas governam a separação das gotículas da corrente líquida, levando a um processo de separação aprimorado.