Avaliação experimental da influência da viscosidade da fase líquida no escoamento bifásico líquido-gás em golfadas em tubulações horizontais

• Autor(a) principal: Naidek, Bruna Patricia
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5156
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS; Escoamento bifásico; Viscosidade; Bolhas (Física) - Dinâmica; Gás - Escoamento; Two-phase flow; Viscosity; Bubbles - Dynamics; Gas flow; Engenharia Mecânica

Escoamento bifásico de líquido-gás no padrão golfadas está presente em vários processos industriais, especialmente na produção de petróleo em águas profundas. As fases podem assumir várias distribuições geométricas ao longo da tubulação, chamadas de padrões de escoamento. O escoamento em golfadas é um padrão de escoamento caracterizado pela sucessão intermitente de pistões de líquido, que podem conter bolhas de gás dispersas ou não, seguidos por bolhas alongadas de gás, que ocupam grande parte da seção transversal da tubulação. De acordo ao que foi revisado na literatura, existem relativamente poucos estudos que buscam avaliar o efeito da viscosidade nas estruturas do escoamento em golfadas. Dentre os estudos encontrados, a maioria trata de escoamentos com viscosidades consideradas altas (acima de 100 cP). Neste trabalho é avaliada a influência da fase líquida com viscosidades consideradas médias (1 a 30 cP) nos parâmetros característicos do escoamento. Para atingir o objetivo proposto, foram realizados experimentos no circuito experimental horizontal do NUEM/UTFPR. Os fluidos utilizados foram ar, água e misturas de água com glicerina para obter as viscosidades desejadas. A detecção das fases foi realizada utilizando sensores resistivos, instalados em quatro seções da tubulação, além de uma câmera de alta taxa de aquisição de imagens para visualização do escoamento. A partir dos sinais adquiridos foram extraídos os valores médios e distribuições estatísticas dos parâmetros característicos do escoamento em golfadas como velocidade da bolha alongada, comprimentos do pistão e da bolha alongada e frequência. A partir da análise dos dados experimentais, foi verificado que o aumento da viscosidade da fase líquida provoca um aumento da velocidade da bolha alongada e frequência de passagem das golfadas e uma redução no comprimento da célula unitária. Foram desenvolvidas correlações para o cálculo dos parâmetros característicos médios do escoamento em golfadas a partir das condições de operação do escoamento como velocidades superficiais e propriedades dos fluidos. Os dados experimentais e as correlações resultantes deste estudo podem ser utilizados como base de dados e na validação de modelos de simulação numérica do escoamento em golfadas em tubulações horizontais.