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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Estudo teórico de modelos de viscosidade de mistura e fator de atrito de mistura aplicados a escoamentos óleo-água dispersos em tubulações horizontais
Title Alternative: Theoretical study of the mixture viscosity and mixture friction factor applied to dispersed flows of oil-water in horizontal tubes
Author: Oliveira, Julio César Santos Sales de, 1971-
Advisor: Castro, Marcelo Souza de, 1986-
Abstract: Resumo: O escoamento multifásico está intimamente ligado à realidade do dia a dia das pessoas. Pode-se observá-lo tanto em condições naturais como chuvas, correntes marítimas, ventanias ou mesmo exercendo funções em nossos corpos, como sistema circulatório e pulmonar, onde o plasma do sangue circula aminoácidos, proteínas, oxigênio entre outros para diferentes células e sistemas como o hormonal, digestivo e excretor. Em muitas oportunidades, nem sempre se nota a sua presença e como este está relacionado com a física, porém, seus princípios agem continuamente em nossas vidas. Por outro lado, conforme desenvolvem-se novos processos de produção, cada vez mais, o escoamento multifásico é parte essencial na indústria, atuando em diversos segmentos como, por exemplo, mineradoras, petrolíferas, farmacêuticas, automobilísticas entre muitas outras. Com foco na indústria do petróleo, de acordo com as novas demandas e atento às condições de escoamento (líquido-líquido), ligados principalmente em aplicações offshore de campos maduros, estudos tornam-se cada vez mais necessários, com o propósito de compreender e mapear o comportamento do escoamento de diferentes óleos. Indo de encontro com esta realidade, o dimensionamento dos equipamentos está intrinsecamente ligado ao entendimento do escoamento multifásico desejado, permitindo maximizar a produtividade e reduzir os custos operacionais. Este estudo analisa dados experimentais da literatura (Castro, 2013, Rodriguez, 2009 e 2014 e Bulgarelli, 2018), com o objetivo de comparar o gradiente de pressão obtido em laboratório com os cálculos teóricos em função de duas abordagens teóricas, o fator de atrito da mistura e a viscosidade aparente. Para os cálculos de viscosidade aparente da mistura são considerados inúmeros autores e aplicados suas correlações matemáticas. Para o modelo de fator de atrito da mistura é considerado apenas o modelo de Rusche e Issa (2000), que relaciona o fator de atrito da mistura a partir do fator de atito monofásico da fase contínua. Em sequência é proposta uma equação de viscosidade aparente e uma de fator de atrito da mistura com o objetivo de prever o comportamento do gradiente de pressão para todas as faixas de teor de água. Por fim, as melhores equações para a previsão do gradiente de pressão são apresentadas neste trabalho. Palavras Chave: Escoamento multifásico, fator de atrito bifásico, viscosidade aparente, gradiente de pressão e fração de água

Abstract: Multiphase flow is closely linked to people's everyday reality. It can be observed in natural conditions such as rain, sea currents, windstorms or even performing functions in our bodies, such as the circulatory and pulmonary system, where the blood plasma circulates amino acids, proteins, oxygen among others to different cells and systems such as the hormonal, digestive and excretory. On many occasions, one does not always notice its presence and how it is related to physics, but its principles act continuously in our lives. On the other hand, as new production processes develop, increasingly, multiphase flow is an essential part of the industry, operating in various segments such as mining, oil, pharmaceutical, automotive and many others. With a focus on the petroleum industry, in accordance with the new demands and attentive to the flow conditions (liquid-liquid), mainly related to offshore applications of mature fields, studies are becoming increasingly necessary in order to understand and map. the flow behavior of different oils. Meeting this reality, equipment sizing is intrinsically linked to understanding the desired multiphase flow, allowing to maximize productivity and reduce operating costs. This study proposes to analyze experimental data from the literature (Castro, 2013, Rodriguez, 2009 and 2014 and Bulgarelli, 2018), in order to compare the pressure gradient obtained in the laboratory with the theoretical calculations as a function of two theoretical approaches, the factor of friction of the mixture and apparent viscosity. For calculations of apparent viscosity of the mixture, many authors will be considered and applied their mathematical correlations to understand its positive and negative aspects. For the mixture friction factor model, only the Rusche and Issa (2000) model that relates the mixture friction factor from the single phase will be considered. In sequence, we will propose both an apparent viscosity and a friction factor equation of the mixture in order to predict the pressure gradient behavior for all water content ranges. Finally, the best equations for predicting the pressure gradient will be suggested. Key Word: Multiphase flow, mixture friction factor, apparent viscosity, pressure gradient and water cut
Subject: Escoamento multifásico
Viscosidade
Fator de atrito
Transição de fase líquido-líquido
Dispersão
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: OLIVEIRA, Julio César Santos Sales de. Estudo teórico de modelos de viscosidade de mistura e fator de atrito de mistura aplicados a escoamentos óleo-água dispersos em tubulações horizontais. 2019. 1 recurso online (134 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/343994. Acesso em: 30 Jun. 2020.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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