Simulação numérica do escoamento bifásico de líquido-gás no Interior de um rotor de uma bomba centrífuga radial

• Autor(a) principal: Prohmann, Pamella Roman
• Data de Publicação: 2017
• 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/1/10477
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS; Bombas centrífugas; Escoamento bifásico; Métodos de simulação; Dinâmica dos fluidos; Engenharia mecânica; Centrifugal pumps; Two-phase flow; Simulation methods; Fluid dynamics; Mechanical engineering

Na indústria do petróleo é comum o uso de bombas centrífugas submersas como uma técnica de elevação artificial, seja para aumentar a produção ou para possibilitar a produção em poços não surgentes. Todavia, a presença de gás no fluido bombeado pode causar grande influência no desempenho da bomba, que é diretamente relacionado ao ganho de pressão e a capacidade da bomba em elevar o fluido. Uma deterioração dessa capacidade, na prática, se traduz em uma queda na produção de petróleo, resultando em perdas econômicas. No entanto, os fenômenos que levam bombas centrífugas a terem seu desempenho degradado quando operando com escoamentos bifásicos são ainda pouco compreendidos. Trabalhos existentes na literatura contam, em sua grande maioria, apenas com abordagens experimentais. Estudos por métodos numéricos são raramente encontrados, e os existentes são muito simplificados e pouco conclusivos. Nesse contexto, o presente trabalho propõe um estudo numérico, através de um programa de Dinâmica dos Fluidos Computacional ANSYS-CFX 17.2 (ANSYS, 2016), do escoamento bifásico líquido-gás no interior de um rotor de uma bomba centrífuga radial. A partir dos resultados numéricos, foi avaliado o desempenho do rotor em função de diversas variáveis, como as vazões de líquido e gás, a fração volumétrica de gás e o diâmetro da bolha de gás. Foi também investigada a dinâmica do líquido e do gás no interior do rotor, para compreender os fenômenos que levam à queda de desempenho quando uma bomba opera com escoamento bifásico. Para o desenvolvimento desse trabalho foram avaliados linhas de corrente, campos de velocidade, distribuição da fase gasosa e o comportamento do triângulo de velocidades, além das condições de funcionamento da bomba. Sendo assim, esse projeto contribui para a literatura da área de forma a agregar conhecimento sobre o escoamento bifásico no interior de um rotor de uma bomba centrífuga submersa.