Análise do escoamento de óleo e gás na câmara de expansão do separador ciclônico VASPS

• Autor(a) principal: Ofuchi, Edgar Minoru
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• 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/1/10301
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS; Gás - Escoamento; Dinâmica dos fluidos - Propriedades mecânicas; Escoamento multifásico; Mecânica analítica; Gas flow; Fluid dynamics - Mechanical properties; Multiphase flow; Mechanics, Analytic

Separadores de fases estão presentes em vários processos industriais, entre eles na exploração de petróleo em águas profundas. Os equipamentos usados atualmente oferecem pouca eficiência e ocupam um volume muito grande nas plataformas de exploração de petróleo. Separadores ciclônicos foram desenvolvidos para substituir os atuais por serem mais leves, compactos e promover maior separação. Como forma de entender a dinâmica relacionada ao funcionamento desses equipamentos, no presente trabalho é estudado o escoamento no interior da câmara de expansão de um separador ciclônico. O problema em estudo é governado pelas equações de conservação da massa e da quantidade de movimento, e a interação entre as fases do escoamento é modelada através do Modelo de Dois Fluidos e o modelo compressivo para a captura da superfície livre. Para a modelagem da turbulência, usa-se o modelo SST. As equações são discretizadas através do Método dos Volumes Finitos baseado em Elementos. A malha numérica é construída através do programa ICEM-CFD e para a resolução das equações discretizadas é utilizado o programa comercial ANSYS-CFX 13.0. A partir dos resultados das simulações numéricas foram avaliados os principais parâmetros da câmara de expansão, tais como, altura de elevação do nível de líquido na câmara, espessura média de filme, tempo de residência do fluido no separado, ângulo de inclinação das linhas de corrente na saída da câmara e, finalmente, a taxa de separação. Além de diversas análises voltadas à dinâmica do fluido no separador, correlações foram obtidas em função de números adimensionais para os principais parâmetros calculados. Através das correlações, uma ferramenta prática de cálculo foi desenvolvida como forma de dinamizar o processo de dimensionamento desses equipamentos.