Simulação numérica do escoamento de gás úmido em placa de orifício

• Autor(a) principal: Teixeira, Bianca de Pley Almeida
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/24019
• topic: Gás úmido; Fluidodinâmica computacional; CFD; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA

A medição de gás úmido é um problema importante para muitas indústrias, em particular a indústria de óleo e gás, visto que é comum que medidores de vazão sejam instalados em aplicações onde há arrasto de líquido no escoamento gasoso. O efeito do escoamento de gás úmido em medidores de vazão por meio de pressão diferencial é complicado e existem várias pesquisas nesta área em todo o mundo com o objetivo de melhorar a compreensão deste problema, uma vez que a precisão de tais sistemas de medição é crucial em aplicações tais como controle de processos de produção e fiscalização. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia para investigar o escoamento de gás úmido através de placa de orifício usando simulações CFD e comparar os resultados obtidos com dados experimentais. O modelo de dois fluidos, que se baseia numa abordagem Euleriana-Euleriana, foi utilizado para modelar o escoamento multifásico no interior do dispositivo. O gás (nitrogênio) foi considerado como a fase contínua, seguindo a lei dos gases ideais, enquanto que o líquido (querosene) foi tratado como fase secundária, como fluido Newtoniano e incompressível. Para lidar com a influência da turbulência, foi utilizado o modelo κ-ε Realizable, com a lei de parede Enhanced Wall Treatment. A queda de pressão prevista foi comparada com dados experimentais do NEL (National Engineering Laboratory) para um duto de 4” de diâmetro e diferentes concentrações de líquido (XLM variando entre 0 e 0,3) a 15 bar. Os resultados das simulações mostraram-se muito próximos dos valores experimentais, apresentando desvios relativos abaixo de 5%, sendo a maioria dos resultados em torno de 2%. Devido à presença de líquido e à utilização de medidores de fluxo monofásico para a medida de gás úmido, erros consideráveis na medição de vazão são gerados, os quais podem ser superiores a 35% para os maiores valores de XLM. Foi realizada a correção da vazão medida no escoamento de gás úmido por meio de quatro correlações empíricas. Após correção, praticamente todos os casos ficaram com erros entre ± 5%.