Visualização de escoamento bifásico de líquido-gás em um rotor radial plano

• Autor(a) principal: Boschetto Junior, Alaor
• Data de Publicação: 2018
• 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/1/10585
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS; Bombas centrífugas; Escoamento bifásico; Visualização; Rotores - Dinâmica; Engenharia mecânica; Centrifugal pumps; Two-phase flow; Visualization; Rotors - Dynamics; Mechanical engineering

Existe interesse frequente da indústria nuclear e petrolífera no estudo de escoamentos bifásicos de líquido-gás em bombas centrífugas. O entendimento dos fenômenos físicos associados no processo de degradação da eficiência de bombeio comum a esse tipo de operação pode dar suporte significativo na otimização de bombas centrífugas utilizadas em reatores nucleares ou na elevação artificial de petróleo. Devido a sua importância, foram desenvolvidos diversos estudos para avaliar o escoamento de líquido-gás na degradação da curva de ganho de pressão da bomba e condições nas quais o gás provoca uma operação instável da bomba ao longo do seu funcionamento. Porém, existem poucos estudos fundamentais sobre o entendimento da dinâmica do escoamento no interior de rotores de bombas centrífugas quando operando com escoamentos bifásicos. Neste contexto, no presente trabalho foi realizado um estudo experimental, tendo como foco principal a visualização do escoamento bifásico de líquido-gás em um rotor plano radial, com a finalidade de avaliar os fenômenos físicos envolvidos a partir das imagens adquiridas. Para atender ao estudo proposto, foi projetada uma bancada experimental em que o rotor radial foi construído em material transparente para possibilitar a visualização do comportamento detalhado do escoamento de ar no rotor. A visualização foi realizada utilizando uma câmera de alta resolução fixa ao eixo do rotor, para diferentes condições de vazão (de água e ar) e de rotação. A partir das imagens adquiridas, o escoamento foi classificado por padrões e associado às condições de operação testadas (vazão, rotação). Também foram levantadas curvas de desempenho para diferentes condições de rotação, vinculadas com o padrão do escoamento no rotor. Foi possível observar que para o aumento das frações de vazio e velocidades de rotação constante, o desempenho do rotor radial é afetado devido a formação de bolsões de ar no interior do rotor. Quando foi alterado as velocidades de rotação para frações de vazio constantes, se observou que há uma coalescência das bolhas de ar no interior do rotor com o aumento da velocidade de rotação.