Autor

Pedro Magalhães de Oliveira


Orientador

Jader Riso Barbosa Jr.


Data de publicação

01/01/2013


Categoria

#Trabalhos premiados

Resumo

Tubulações com curvas de 180° são frequentemente encontradas na indústria em aplicações envolvendo escoamentos bifásicos, como trocadores de calor e dutos de transporte. Nestes equipamentos, o escoamento gás-líquido sofre um efeito centrífugo devido à curva, que tende a separar ambas as fases. A influência deste tipo de singularidade é ainda mais intensa quando a curva é posicionada na vertical, pois o escoamento é sujeito a uma complexa combinação de forças: centrífuga, atrito e gravitacional. Ainda, o efeito resultante depende de parâmetros do escoamento, como sentido (ascendente ou descendente), curvatura, vazões e propriedades físicas. Devido à ação combinada das forças, o escoamento apresenta na curva um comportamento distinto daquele observado em tubos retos, sendo a sua investigação o principal objetivo deste estudo. Mais especificamente, este propõe-se a caracterizar o escoamento bifásico ar-água em uma curva de 180° que conecta dois tubos retos de 5,5 m e diâmetro de 26,4 mm. A curva é posicionada na vertical e o escoamento pode ser imposto nos sentidos ascendente e descendente. Inicialmente, o comportamento da pressão estática a montante e a jusante da curva foram medidos em inúmeras condições de escoamento, bem como a queda de pressão e a variação da fração de vazio entre a entrada e a saída da curva. O comportamento das fases na curva foram observados com uma câmera de alta velocidade, ilustrando aspectos particulares do escoamento bifásico na curva em ambos sentidos. Experimentos foram conduzidos para curvaturas 2R/d de 6,1, 8,7 e 12,2 nos sentidos de escoamento ascendente e descendente. As velocidades superficiais das fases foram determinadas entre 0,2 e 40 m/s para o ar, e em 0,05, 0,2 e 1 m/s para a água. A partir da medição de queda de pressão total na curva e da variação da fração de vazio, avaliou-se somente a parcela irreversível da queda de pressão na curva, resultando em uma correlação empírica. Em uma segunda parte, a fração de vazio foi medida em 12 pontos posicionados a montante e a jusante da curva, compreendendo os regimes em tampões, em golfadas e anular, nas direções ascendente e descendente, possibilitando uma melhor compreensão acerca da influência da curva no escoamento, além de permitir avaliação dos parâmetros do escoamento ao longo do eixo da tubulação.

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