Modelagem Euler-Lagrange do processo de incrustação

• Autor(a) principal: Mazuroski, Marina Elizabeth
• Data de Publicação: 2021
• 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/1/25068
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA; Adesão; Escoamento bifásico; Aglomeração; Cristalização; Termodinâmica; Modelos matemáticos; Métodos de simulação; Adhesion; Two-phase flow; Agglomeration; Crystallization; Thermodynamics; Mathematical models; Simulation methods; Engenharia Mecânica

As incrustações em equipamentos e sistemas de completação de poço podem causar problemas de produtividade, com extração limitada de petróleo, danos a equipamentos e riscos de segurança. No presente trabalho propõe-se um modelo numérico para simulação do escoamento líquido-sólido no processo de formação de incrustações em geometria de duto cilíndrico, com base no teste experimental Dynamic Tube Blocking (DTB), incorporando os efeitos de crescimento de cristais e adesão entre partículas e em superfícies através de User Defined Functions (UDF). A solução é obtida utilizando abordagem Euler-Lagrange, com modelagem numérica feita pelo acoplamento CFD-DEM com interação de quatro vias entre as fases. Resultados são apresentados para cenários com e sem adesão e crescimento, avaliando os efeitos da vazão de fluido Qβ (2,5; 5,0; 10 mL/min), do diâmetro da partícula dp (20; 30; 40 μm), da razão de massa específica partícula-fluido ρp/β (2,5; 4,5; 6,5) e da razão de intensidade da força adesiva em relação ao peso da partícula χ (0; 25; 50; 75; 100 (x103)). A análise é feita com base no formato do leito de partículas, do campo de velocidades do fluido e através da resposta da pressão dimensional e adimensional ao longo do tempo. Foi constatado que a vazão de fluido e o diâmetro da partícula alteram o regime de escoamento e o leito de partículas, proporcionando diferentes efeitos na resposta da adesão e da pressão. Além disso, percebeu-se aumento na pressão com a razão de força adesiva χ, sendo que para o maior valor testado foi observado aumento de 16 vezes na pressão em relação ao escoamento monofásico. O modelo proposto permitiu a análise da influência do crescimento e da adesão na interação entre as fases, indicando a relevância de diferentes propriedades no problema de incrustação. Os resultados reforçam a pertinência de um modelo numérico para estudo detalhado dos efeitos predominantes.