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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Estudo da influência da densidade do gás no escoamento bifásico gás-líquido usando um modelo de mistura
Title Alternative: Study of the influence of gas density on gas-liquid two phase flow using a mixture model
Author: Barbosa, Mariana Ricken, 1986-
Advisor: Mazza, Ricardo Augusto, 1969-
Abstract: Resumo: Escoamentos bifásicos com gases densos são frequentemente encontrados na produção de hidrocarbonetos offshore em águas ultraprofundas e em reatores nucleares. A previsão numérica das variáveis de escoamento para sistemas como estes é importante visto que a realização de ensaios com gases densos requer instalações muitas vezes inviáveis em escala laboratorial, seja por dimensão ou pela demanda energética requerida pelo aparato experimental. Os principais objetivos desta tese foram o desenvolvimento de um código computacional e a análise dos resultados obtidos por uma modelagem unidimensional, em regime permanente, baseada no modelo de mistura, cuja relação de deslizamento independia da especificação do padrão, para escoamento ascendente em tubulações verticais de seção transversal circular constante. Foram propostos três sistemas envolvendo gases densos: mistura de SF6 e água, R410a saturado e mistura de CO2 e propano, sendo que para cada um destes foi sugerido um simulador. O primeiro simulador foi validado com informações coletadas na literatura para escoamento de ar e água nos padrões disperso, separado e intermitente; o segundo foi validado com dados numéricos e experimentais de escoamento de fluido refrigerante, cuja mudança de fase se ocorreu devido à descompressão adiabática. Neste caso, foi assumida a hipótese de equilíbrio termodinâmico entre as fases, tal como para o terceiro simulador, que foi capaz de predizer a queda de pressão no interior do envelope de fases líquido-vapor na presença ou ausência de gradiente térmico. Dentre as contribuições obtidas com a realização deste estudo destacaram-se: a verificação de padrões de comportamento do sistema, a predição da fração de vazio, queda de pressão e padrão de escoamento em sistemas com gás denso e sugestões para ampliação de estudo em situações mais próximas da realidade de um escoamento bifásico multicomponente

Abstract: Two-phase flow with dense gases are found in the production of hydrocarbons in ultradeepwater and in nuclear reactors. The numerical prediction of flow variables for such systems is important once tests with dense gases require installations that are often not feasible on a laboratory scale, either by size or by the energy demand required by the experimental apparatus. The main objectives of this study were the development and analysis of the results obtained by a one-dimensional modeling, in steady state, based on mixture model, with flow pattern independent void fraction correlation, for upward flow in constant circular cross-section vertical pipes. Three systems involving dense gases were proposed: mixture of SF6 and water, saturated R410a and CO2 and propane mixture. For each one a simulator was suggested. The first simulator was validated with information collected in the literature for air-water dispersed, separate and intermittent flow. The second was validated with numerical and experimental data of refrigerant flow with adiabatic phase change. In this case, the hypothesis of thermodynamic equilibrium between the phases was assumed, as for the third simulator, which was able to predict the pressure drop inside the liquid-vapor phase diagram in the presence or absence of a thermal gradient. The contributions of this study were: system behavior verification, prediction of the void fraction, pressure drop and flow pattern in dense gas systems and suggestions for further study in situations close to the reality of a biphasic multicomponent flow
Subject: Gás
Densidade
Escoamento bifásico
Editor: [s.n.]
Citation: BARBOSA, Mariana Ricken. Estudo da influência da densidade do gás no escoamento bifásico gás-líquido usando um modelo de mistura. 2017. 1 recurso online (128 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/322004>. Acesso em: 1 set. 2018.
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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