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Mestrado - Bruna Patricia Naidek

por dirppg-ct publicado 09/06/2020 09h46, última modificação 09/06/2020 09h46
Avaliação Experimental da Influência da Viscosidade da Fase Líquida no Escoamento Bifásico Líquido-Gás em Golfadas em Tubulações Horizontais
Quando
30/06/2020
de 14h00 até 17h00
(America/Sao_Paulo / UTC-300)
Onde
Via videoconferência
Pessoa de contato
Prof. Rigoberto Eleazar Melgarejo Morales, Dr.
Participantes
Orientador(a): Prof. Rigoberto Eleazar Melgarejo Morales, Dr. - UTFPR
Coorientador(a): Profa. Cristiane Cozin, Dra. - NUEM/UTFPR
Banca examinadora:
Presidente: Prof. Rigoberto Eleazar Melgarejo Morales, Dr. - UTFPR
Prof. Moisés Alves Marcelino Neto, Dr. - UTFPR
Hendy Tisserant Rodrigues, Dr. - PETROBRÁS
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Resumo: Escoamento bifásico de líquido-gás no padrão golfadas está presente em vários processos industriais, especialmente na indústria de petróleo com a produção e transporte de óleo e gás. As fases podem assumir várias distribuições ao longo da tubulação, chamadas de padrões de escoamento. O escoamento em golfadas é um padrão de escoamento caracterizado pela sucessão intermitente de uma estrutura chamada de célula unitária. Essa estrutura é formada por pistões de líquido, com grande quantidade de movimento, que pode conter bolhas de gás dispersas ou não, seguidos por bolhas alongadas de gás, que ocupam grande parte da seção transversal da tubulação. São encontrados na literatura poucos estudos que buscam avaliar o efeito da viscosidade nesse tipo de escoamento. Dentre os estudos encontrados, a maioria trata de escoamentos com viscosidades consideradas altas (acima de 100 cP). Neste trabalho é avaliada a influência da fase líquida com viscosidades consideradas médias (1 a 30 cP), nos parâmetros característicos do escoamento. Para atingir o objetivo proposto, foram realizados experimentos no circuito experimental horizontal do NUEM/UTFPR. Os fluidos utilizados foram ar, água e misturas de água com glicerina para obter todas as viscosidades desejadas. A detecção das fases foi realizada utilizando sensores resistivos, instalados em quatro seções da tubulação, além de uma câmera de alta taxa de aquisição de imagens para visualização do escoamento. A partir dos sinais adquiridos foram extraídos os valores médios e distribuições estatísticas dos parâmetros característicos do escoamento em golfadas como velocidade da bolha alongada, comprimentos do pistão e da bolha alongada e frequência. Após análise criteriosa dos dados experimentais, foi correlacionado a influência da viscosidade nas estruturas do escoamento em golfadas. Dentre os efeitos da viscosidade da fase líquida, estão o aumento da velocidade da bolha alongada e frequência de passagem das golfadas e a redução do comprimento da célula unitária. Foram desenvolvidas correlações para o cálculo dos parâmetros característicos médios do escoamento em golfadas a partir das condições de operação do escoamento como velocidades superficiais e propriedades dos fluidos. Os dados experimentais e as correlações deste estudo podem ser utilizados como base de dados e na validação de modelos do escoamento em golfadas em tubulações horizontais.
Palavras-chave: Escoamento bifásico; Escoamento em golfadas; Escoamento viscoso em golfadas.

Experimental Study of Influence of the Liquid Viscosity on Horizontal Two-Phase Slug Flow
Abstract: Two-phase slug flow is present in various industrial processes, especially in the oil industry, with the production and transportation of oil and gas. Slug flow is characterized by the intermittent succession of liquid slugs, which have a large
momentum, that may contain bubbles of compressible gas, followed by elongated bubbles of gas occupying much of the cross-section of the pipeline. Few studies are found in the literature that seek to evaluate the effect of viscosity in this flow pattern. Among the studies found, the majority evaluate liquid viscosities considered high (above 100 cP). In this work, the influence of the liquid viscosity considered average (1 to 30 cP) on the characteristic flow parameters is evaluated. To achieve the proposed objective, experiments were carried out on the NUEM/UTFPR horizontal experimental circuit. The fluids used were air, water and mixtures of water with glycerin to obtain all the desired viscosities. The detection of the phases was performed using resistive sensors, installed in four sections of the pipe, in addition to a camera with a high rate of image acquisition to visualize the flow. From the acquired signals, the average values and statistical distributions of the characteristic parameters of the slug flow were extracted, such as the bubble velocity, slug and bubble lengths and frequency. After a careful analysis of the experimental data, the influence of viscosity on the slug flow structures was correlated. Among the effects of the viscosity of the liquid phase are the increase in the bubble velocity and the slug frequency and the reduction in the length of the unit cell. Correlations were developed to calculate the average characteristic parameters of the slug flow from the flow operating conditions such as surface velocity and fluid properties. The experimental data and correlations of this study can be used as database and to validation of slug flow models in horizontal pipes.
Keywords: Two-phase flow, two-phase slug flow, viscous two-phase slug flow.


Lista de publicações: NAIDEK, BRUNA PATRICIA; ALVES, RAFAEL F. ; COZIN, CRISTIANE ; BARBUTO, FAUSTO ARINOS ; SILVA, M. J. ; MORALES, RIGOBERTO E. M. Experimental Analysis of Slug Flow Evolution in Horizontal Pipes. In: 17th Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering, 2018, Águas de Lindóia, SP, Brazil. 17th Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering, 2018.
RODRIGUES, R. L. P.; BARROS, H. A. A. ; NAIDEK, B. P. ; COZIN, C. ; NETO, MOISÉS A. MARCELINO ; DA SILVA, MARCO J ; MORALES, R. E. M. . Experimental analysis on the flow development of gas-liquid slug two-phase flow in a horizontal pipe. In: 10th International Conference on Multiphase Flow, 2019, Rio de Janeiro. ICMF 2019, 2019.
NAIDEK, B. P., CZELUSNIAK, F., CONTE, M. G., COZIN, C., MORALES, R. E. M. Influence of the Viscosity on Horizontal Two-Phase Slug Flow. In: Proceedings of the ASME 2020 Fluids Engineering Division Summer Meeting, FEDSM2020, 2020.

Obs: Esta defesa será realizada exclusivamente através de videoconferência, caso tenha interesse em acompanhar, entre em contato com o orientador com pelo menos 24 horas de antecedência da data de realização.