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Mestrado - Ana Luiza Beltrão Santana

por dirppg-ct publicado 12/03/2019 09h07, última modificação 12/03/2019 09h07
Análise experimental do gradiente de pressão de um escoamento bifásico horizontal ar-água em tubos corrugados
Quando
26/03/2019
de 14h00 até 17h00
(America/Sao_Paulo / UTC-300)
Onde
Sede Ecoville: Auditório NUEM - Bloco N
Participantes
Prof. Moisés Alves Marcelino Neto, Dr. Orientador - UTFPR
Prof. Rigoberto Eleazar Melgarejo Morales, Dr. Coorientador - UTFPR
Banca Examinadora:
Prof. Moisés Alves Marcelino Neto, Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Paulo Henrique Dias dos Santos, Dr. - UTFPR
Prof. Marcelo Risso Errera, Dr. - UFPR
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Resumo: A indústria petrolífera utiliza tubos flexíveis em suas linhas de produção devido às suas características estruturais de baixa rigidez à flexão, o que facilita o processo de instalação quando comparados aos tubos rígidos. Os tubos flexíveis são compostos por várias camadas de materiais metálicos e não metálicos onde cada camada tem uma função específica. A camada mais interna dos tubos flexíveis, conhecida como camada intertravada ou camada corrugada, possui cavidades que são espaçadas entre si por uma distância constante e são essas cavidades que são responsáveis pelas características de flexibilidade desses tubos. A presença das cavidades nos tubos flexíveis proporciona alterações dinâmicas no escoamento, como por exemplo, alterações no gradiente de pressão, que é um parâmetro essencial para o projeto e dimensionamento de equipamentos, e necessita de predições confiáveis. Estudos presentes na literatura avaliam o gradiente de pressão para escoamento bifásico em tubos lisos, contudo existe uma carência de estudos para escoamento bifásico em tubos corrugados com diferentes características geométricas de cavidade. Neste cenário, o presente trabalho desenvolveu um estudo experimental para avaliar a influência da largura das cavidades de tubos corrugados com diferentes diâmetros internos no gradiente de pressão de um escoamento horizontal bifásico ar-água no padrão de escoamento golfadas, à temperatura e pressão ambiente. Foram utilizados três diferentes diâmetros internos de tubulação (26, 40,8 e 50 mm) e três larguras de cavidades (1,2, 1,6 e 2,0 mm). Observou-se que o gradiente de pressão do escoamento bifásico aumenta com o aumento da largura da cavidade do tubo corrugado e a partir de uma regressão dos dados experimentais, uma nova correlação para o fator multiplicador para o modelo de Lockhart e Martinelli foi proposta. A correlação possui uma concordância satisfatória, com desvios percentuais médios de 10% quando comparados contra os dados experimentais.

Palavras-chave: gradiente de pressão, tubo corrugado, escoamento em golfadas, largura da cavidade, fator multiplicador de Lockhart-Martinelli

 

Experimental analysis of horizontal air-water flow pressure drop in corrugated pipes

Abstract: Corrugated pipes have periodic cavities on inner wall that provide piping flexibility and dynamic changes in the flow. Oil and gas offshore production lines consist of corrugated pipes and the most observed flow pattern in these lines is slug flow. The pressure drop is an important project requirement for facilities design, safe operations and must be predicted quickly and reliably. Some studies proposed correlations for predict the pressure drop for slug flow in smooth pipes. However, limited research has evaluated the slug flow pressure drop in corrugated pipes. This work carried out an experimental analysis of horizontal air-water slug flow pressure drop in three different inner diameters (26, 40 and 50 mm ID) with three distinct cavities width (1.2, 1.6 and 2 mm). The effects of inner diameter and cavity width on slug flow pressure drop were analyzed. The results demonstrate that the increase of the cavities width in corrugated pipe increase the pressure drop. The experimental data are fitted and a pressure drop multiplier correlation is proposed. Comparison between predictions and experimental data shows 10% accuracy.

Keywords: two-phase pressure drop, corrugated pipes, slug flow, cavities width, multiplier of Lockhart-Martinelli

 

Lista de publicações:

SANTANA, A. L. B.; MARCELINO NETO, M.A; MORALES, R.E.M. EXPERIMENTAL ANALYSIS OF HORIZONTAL AIR-WATER SLUG FLOW PRESSURE DROP IN CORRUGATED PIPES. ENCIT 2018 – 17th Brazilian Congresso of Thermal Sciences and Engineering