Análise da influência do bocal no desempenho da câmara de expansão do separador bifásico líquido-gás tipo VASPS

• Autor(a) principal: Eidt, Henrique Krainer
• Data de Publicação: 2014
• 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/1/10254
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA; Dinâmica dos fluidos; Escoamento bifásico; Gás - Escoamento; Fluid dynamics; Two-phase flow; Gas flow

Equipamentos capazes de separar fases presentes em uma mistura são amplamente usados na indústria, em especial na exploração de petróleo e gás. A tecnologia dos separadores ciclônicos verticais é uma classe emergente, sendo leves, compactos, de baixo custo e que proporcionam maior taxa de separação. Com o intuito de entender a dinâmica do fluido em seu interior e o seu funcionamento, o presente trabalho estuda a influência do bocal no comportamento do escoamento bifásico, líquido-gás na câmara de expansão do separador VASPS. Para modelar o escoamento é utilizado o Modelo de Dois Fluidos, que é basicamente resultado do balanço da massa e do balanço da quantidade de movimento para cada uma das fases (líquido-gás). A interface do filme de líquido que se forma ao longo do escoamento, é modelada utilizando um método de captura de interface de escoamento de superfícies livres (free surface flow). Para a modelagem numérica, utiliza-se o Método dos Volumes Finitos baseado em Elementos com uma formulação completamente implícita. As equações discretizadas são resolvidas pelo programa computacional comercial ANSYS-CFX 14.5 nas três dimensões e para a construção das malhas o programa ICEM-CFD. Os resultados são comparados com os existentes na literatura aberta, a partir dos resultados numéricos, é analisada a influência do bocal no comportamento do escoamento bifásico líquido-gás e na eficiência do separador. Foram avaliados os principais parâmetros que ajudem a estabelecer a metodologia para a avaliação e projeto de uma câmara de expansão como, altura média de elevação do líquido, espessura média de filme, ângulo de saída das linhas de correntes e tempo de residência do líquido no interior da câmara, com a utilização dos grupos adimensionais Froude (0,05; 0,25; 0,75) e Reynolds (500; 1500; 5000; 10000).