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Type: TESE DIGITAL
Title: Estudo experimental do escoamento bifásico padrão intermitente na transição vertical ascendente para horizontal
Title Alternative: Experimental study of two-phase slug flow through an upward vertical to horizontal transition
Author: Bressani, Maikon, 1987-
Advisor: Mazza, Ricardo Augusto, 1969-
Abstract: Resumo: O escoamento bifásico intermitente está presente em inúmeras aplicações industriais, como no transporte de hidrocarbonetos, sistemas de refrigeração de plantas térmicas ou reatores nucleares, sistemas de refrigeração por compressão e vapor e ar condicionado, etc. Apesar de a maioria das aplicações industriais ocorrer em linhas horizontais, verticais e inclinadas, a maior parte delas estão sujeitos à presença de transições. Especialmente em sistemas complexos quando é necessário o uso de vários tipos de equipamentos diferentes. Dentre todas as transições, a curva vertical ascendente para horizontal destaca-se por estar presente na maioria das linhas bifásicas apesar de sua influência ser pouco compreendida até hoje. Em uma curva cada fase é submetida a uma força centrífuga diferente o que induzir um novo padrão de comportamento. O objetivo deste trabalho é estudar o efeito deste tipo de transição nos parâmetros do escoamento intermitente como velocidade e comprimento da bolha alongada, comprimento do pistão de líquido, frequência e queda de pressão. Para isto, um aparato experimental composto por uma linha vertical conectada a uma linha horizontal por meio de uma curva de 90° de raio longo (R/D?5,5) foi construído. As tubulações possuem 26 mm de diâmetro interno e os fluidos de trabalho são ar comprimido e água comum. Uma estação de medida foi instalada na linha vertical e outra na linha horizontal, ambas instrumentadas com sensores de condutância. Dois modelos de curva, de mesmo raio, foram construídos. Um modelo foi instrumentado com cinco sensores de condutância, que trabalham em pares e formam quatro estações de medida, tornando possível, assim, a aquisição dos parâmetros do escoamento em várias posições ao longo da curva. O outro modelo de curva foi construído em acrílico transparente, sendo utilizado para realização das filmagens do escoamento. Os testes realizados abrangeram oito diferentes combinações de vazões com velocidade superficial do gás e do líquido variando de 0,3 a 1,2 m/s. O comportamento do escoamento foi investigado qualitativamente por meio de ensaios fotográficos e filmagens realizadas com uma câmera de alta velocidade. As imagens do escoamento foram obtidas na linha vertical, horizontal e ao longo da curva. Os resultados encontrados com os sensores de condutância foram comparados com valores teóricos e experimentais, obtidos em linhas retilíneas inclinadas em diferentes ângulos

Abstract: There are many important industrial applications with two-phase slug flow such as hydrocarbon transportation, refrigeration systems of thermal plants or nuclear reactors, compressed vapor refrigeration system, among others. Despite the fact that most industrial applications occur in horizontal, vertical and inclined lines, many of them are subject to the presence of transitions. Especially in complex systems when the use of several types of different equipment is necessary. Among all transitions, the bend in the upward vertical to horizontal has a major importance by be present in most two-phase flow lines but his influence is poorly understood until today. Along a bend, each phase is subject to different centrifugal force that induces a new behavior pattern. The objective of this work is to study the impact of this transition on the slug flow parameters, such as: velocity and length of the elongated bubble, liquid piston length, frequency and pressure drop. To accomplish this, an experimental apparatus composed of a vertical line connected to a horizontal one through a 90° bend of long radius (R/D?5,5) was constructed. The pipes have 26 mm ID and the working fluids are compressed air and tap water. A measure station was installed in the vertical line and another in the horizontal line, both instrumented with a twin set of wire conductance probes. Two models of long radius bends were constructed. One of them was instrumented with five wire conductance probes working in pairs, forming four measuring stations, making the acquisition of the flow parameters possible at various positions along the bend. The other one was made of transparent Plexiglas and used for filming the flow. The tests covered eight different combinations of flow rate with gas and liquid superficial velocity ranging from 0.3 to 1.2 m/s. The flow behavior was investigated qualitatively by means of photographic shots and filming carried out with a high speed camera. The images of the flow were obtained in the vertical line, horizontal line and along the bend. The results acquired with the conductance probes were compared with theoretical and experimental values obtained in straight lines inclined at different angles
Subject: Escoamento bifásico
Escoamento intermitente
Curvas
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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