Desenvolvimento de um modelo tridimensional bifásico para a predição de formação de coque no interior de tubos de fornos de pré-aquecimento de petróleo

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fontoura, Diener Volpin Ribeiro
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1619496
Resumo: Orientadores: José Roberto Nunhez, Everton Moraes Matos
id UNICAMP-30_9f184601dbd630294b45f39aab02f5e9
oai_identifier_str oai::901698
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Desenvolvimento de um modelo tridimensional bifásico para a predição de formação de coque no interior de tubos de fornos de pré-aquecimento de petróleoDevelopment of a three-dimensional two-phase model for predicting coke formation inside tubes of petroleum preheating furnacesFluidodinâmica computacionalMétodo dos volumes finitosEscoamento bifásicoCoque de petroleoComputational fluid dynamics (CFD)Finite volume methodTwo-phase flowCokeTransport phenomenaOrientadores: José Roberto Nunhez, Everton Moraes MatosTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: O escoamento de fluidos é, sem dúvida, de grande importância na indústria, especialmente no transporte de fluidos entre as unidades de operação. Sistemas multifásicos são bastante comuns, e em muitos casos, também ocorrem processos de transferência de massa e energia, como é o caso dos fornos de pré-aquecimento na indústria petroquímica. O escoamento gás-líquido nessas linhas é muitas vezes complexos, pois durante a vaporização da carga ocorre também o craqueamento térmico do petróleo. É comum nestas operações a formação de coque no interior do tubo, o que é muito indesejável. Para entender as condições nas quais esta formação de coque é minimizada, ou aumentada, foi proposto um modelo uidodinâmico computacional para simular o escoamento bifásico gás - liquido do petróleo no interior desses tubos. O modelo foi implementado na plataforma OpenFOAM, ao qual foram acrescidas novas rotinas para a estimativa das temperaturas e concentrações através das equações de conservação de massa e energia. O modelo k - epsilon foi utilizado para descrever a turbulência e dois modelos de vaporização foram utilizado para caracterizar a mudança de fase. Uma formulação não conservativa foi adotada na escrita das equações do modelo para maior estabilidade numérica em altas frações volumétricas. Foi também implementada uma rede cinética dependente da temperatura para descrever o craqueamento térmico. Através do modelo foi possível simular o escoamento tridimensional de petróleo no interior de um tubo com as dimensões da planta obtendo como resultado os perfis de velocidades, temperaturas e concentrações das fases líquida e gasosaAbstract: Fluid flow is of great importance in the industry, especially for its transport between the operating units. Multiphase systems are very frequent. In many cases, mass and energy transfer processes, such as the case of preheating furnaces in petrochemical industry, are also observed. The gas-liquid flow in these lines is often complex, because during the vaporization of the charge it also occurs the petroleum thermal cracking. It is common in these operations the very undesirable formation of coke inside the tube. With the aim of understanding under which conditions the formation of coke is minimized or increased it was proposed a computational fluid dynamic model for simulating the petroleum gas-liquid two-phase flow inside of these tubes. The model was implemented on the OpenFOAM software, to which new routines for the calculation of temperatures and concentrations using the equations of conservation of mass and energy were added. The model k - epsilon was used to describe the turbulence and two vaporization models were used to characterize the phase change. A non-conservative formulation was adopted for describing the equations of the model in order to obtain numerical stability at high volumetric fractions. It was also implemented a temperature dependent kinetic net to describe the thermal cracking. With this model it was possible to simulate the three-dimensional flow of petroleum inside a tube with real industrial dimensions as a result of the gas and liquid phase's profiles of velocities, temperatures and concentrationsDoutoradoDesenvolvimento de Processos QuímicosDoutor em Engenharia Química[s.n.]Nunhez, José Roberto, 1961-Matos, Everton Moraes, 1971-Vianna, Sávio Souza VenâncioVatavuk, PauloRosa, Leonardo Machado daKwong, Wu HongUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFontoura, Diener Volpin Ribeiro2013info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf176 p. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1619496FONTOURA, Diener Volpin Ribeiro. Desenvolvimento de um modelo tridimensional bifásico para a predição de formação de coque no interior de tubos de fornos de pré-aquecimento de petróleo. 2013. 176 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1619496. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/901698porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-02-18T06:53:00Zoai::901698Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2017-02-18T06:53Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Desenvolvimento de um modelo tridimensional bifásico para a predição de formação de coque no interior de tubos de fornos de pré-aquecimento de petróleo
Development of a three-dimensional two-phase model for predicting coke formation inside tubes of petroleum preheating furnaces
title Desenvolvimento de um modelo tridimensional bifásico para a predição de formação de coque no interior de tubos de fornos de pré-aquecimento de petróleo
spellingShingle Desenvolvimento de um modelo tridimensional bifásico para a predição de formação de coque no interior de tubos de fornos de pré-aquecimento de petróleo
Fontoura, Diener Volpin Ribeiro
Fluidodinâmica computacional
Método dos volumes finitos
Escoamento bifásico
Coque de petroleo
Computational fluid dynamics (CFD)
Finite volume method
Two-phase flow
Coke
Transport phenomena
title_short Desenvolvimento de um modelo tridimensional bifásico para a predição de formação de coque no interior de tubos de fornos de pré-aquecimento de petróleo
title_full Desenvolvimento de um modelo tridimensional bifásico para a predição de formação de coque no interior de tubos de fornos de pré-aquecimento de petróleo
title_fullStr Desenvolvimento de um modelo tridimensional bifásico para a predição de formação de coque no interior de tubos de fornos de pré-aquecimento de petróleo
title_full_unstemmed Desenvolvimento de um modelo tridimensional bifásico para a predição de formação de coque no interior de tubos de fornos de pré-aquecimento de petróleo
title_sort Desenvolvimento de um modelo tridimensional bifásico para a predição de formação de coque no interior de tubos de fornos de pré-aquecimento de petróleo
author Fontoura, Diener Volpin Ribeiro
author_facet Fontoura, Diener Volpin Ribeiro
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Nunhez, José Roberto, 1961-
Matos, Everton Moraes, 1971-
Vianna, Sávio Souza Venâncio
Vatavuk, Paulo
Rosa, Leonardo Machado da
Kwong, Wu Hong
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Fontoura, Diener Volpin Ribeiro
dc.subject.por.fl_str_mv Fluidodinâmica computacional
Método dos volumes finitos
Escoamento bifásico
Coque de petroleo
Computational fluid dynamics (CFD)
Finite volume method
Two-phase flow
Coke
Transport phenomena
topic Fluidodinâmica computacional
Método dos volumes finitos
Escoamento bifásico
Coque de petroleo
Computational fluid dynamics (CFD)
Finite volume method
Two-phase flow
Coke
Transport phenomena
description Orientadores: José Roberto Nunhez, Everton Moraes Matos
publishDate 2013
dc.date.none.fl_str_mv 2013
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1619496
FONTOURA, Diener Volpin Ribeiro. Desenvolvimento de um modelo tridimensional bifásico para a predição de formação de coque no interior de tubos de fornos de pré-aquecimento de petróleo. 2013. 176 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1619496. Acesso em: 3 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1619496
identifier_str_mv FONTOURA, Diener Volpin Ribeiro. Desenvolvimento de um modelo tridimensional bifásico para a predição de formação de coque no interior de tubos de fornos de pré-aquecimento de petróleo. 2013. 176 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1619496. Acesso em: 3 set. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/901698
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
176 p. : il.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809189091779018752

Registros relacionados