Desenvolvimento de um modelo estacionário para o escoamento bifásico líquido-gás em golfadas com transferência de calor em tubulações horizontais

• Autor(a) principal: Bassani, Carlos Lange
• 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/1/10249
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS; Escoamento bifásico; Meios de transferência de calor; Petróleo e gás; Two-phase flow; Heat-transfer media; Oil and gas

O escoamento bifásico liquido gás ocorre em diversas aplicações industriais tais como geradores de vapor, condensadores e na extração de petróleo. Um dos tipos de escoamento bifásico que ocorre em uma ampla faixa de vazões é o escoamento líquido-gás em golfadas, caracterizado pela passagem intermitente de pistões de líquidos e bolhas alongadas. Devido à alta complexidade do fenômeno, a literatura apresenta poucos modelos matemáticos para a simulação da distribuição da temperatura ao longo da tubulação e para a previsão do coeficiente de transferência de calor bifásico. Neste contexto, no presente trabalho desenvolve-se um modelo matemático estacionário para o escoamento bifásico líquido-gás em golfadas com transferência de calor em tubulações horizontais. As equações de balanço de massa, quantidade de movimento e energia são aplicadas a volumes de controle englobando as diferentes regiões da célula unitária. A modelagem utiliza a temperatura da mistura como principal variável e ainda considera a troca de calor entre duas células unitárias vizinhas, também conhecido como scooping térmico. Foram considerados duas condições de contorno na parede da tubulação, de temperatura externa constante e de fluxo de calor constante. O modelo foi implementado em linguagem Fortran e validado com dados experimentais da literatura. Para os resultados na queda da temperatura da mistura ao longo da tubulação, o presente modelo apresentou uma precisão na faixa de 15 %. Além disso, foi proposta uma expressão para o cálculo do coeficiente de transferência de calor, que apresentou precisão na faixa de 30 % com dados experimentais e uma concordância na faixa de 10 a 20 % com diferentes correlações da literatura.