Modelagem mecanicista da transferência de calor no escoamento bifásico líquido-gás em golfadas considerando o efeito Joule-Thomson

• Autor(a) principal: Pereira, Fernando Henrique Gomes
• Data de Publicação: 2016
• 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/1/10434
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE; Escoamento multifásico; Calor - Transmissão; Pressão; Hidrodinâmica; Engenharia mecânica; Multiphase flow; Heat - Transmission; Pressure; Hydrodynamics; Mechanical engineering

O escoamento bifásico líquido-gás em golfadas é amplamente encontrado na indústria, em especial nas linhas de produção de óleo e gás. A maioria da produção de petróleo nacional é offshore, no qual o resfriamento da mistura de óleo e gás é feita através da tubulação pelo meio externo marítimo. A queda de temperatura influencia as propriedades da mistura, assim como ocasiona uma mudança na vazão volumétrica das fases, em especial o gás. Nesse contexto, o presente trabalho visa desenvolver uma modelagem mecanicista da transferência de calor para escoamentos em golfadas a alta pressão. Nos casos de alta pressão, o gás deve ser tratado como real e a massa específica do gás não pode ser desprezada, como usualmente vem sendo feito nestes tipos de modelos na literatura. Os fenômenos de troca de calor do gás com a parede do duto e de variação de temperatura com a queda de pressão - conhecido como efeito Joule-Thomson - devem ser levados em consideração. A modelagem matemática engloba a troca térmica das fases com a parede da tubulação e a troca térmica entre duas células unitárias - conhecido como scooping térmico. Além disso, um termo de geração é incluído no balanço de energia para representar o efeito Joule-Thomson. Resultados para escoamento de metano e água com pressões na entrada variando de 100 a 250 bar serão mostrados para uma tubulação de 1,5 km. Os efeitos da pressão de entrada – relativos principalmente a massas específicas do gás mais elevadas – serão mostrados para a hidrodinâmica (velocidades, pressão) e transferência de calor (temperatura e coeficiente de transferência de calor) do escoamento em golfadas, assim como para a geometria da célula unitária (comprimentos e frações de fase).