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Estudo num escoamento tipo Slug Flow bifásico ar-água

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Resumo:O presente trabalho apresenta um estudo experimental e numérico de um escoamento bifásico, gás-líquido, no padrão slug flow. Este padrão é caracterizado por uma sucessão de bolhas alongadas seguidas de pistões de líquido que não ocorrem com tamanhos e periodicidade definidos devido à interação entre as fases que se comportam de maneira intermitente. Neste trabalho, estudou-se mais precisamente a fração de vazio ou retenção de gás no sistema ar-água em regime Slug Flow e em modo co-corrente ascendente e vertical. O estudo experimental foi realizado por dois métodos: fecho síncrono de válvulas e relação de Zuber/Nicklin. A tubagem de acrílico utilizada possui um diâmetro interno de 0,032 e um comprimento de 3,56. Realizaram-se 30 testes experimentais e numéricos, à temperatura ambiente de 19,5ºC, correspondentes a 6 velocidades superficiais de líquido variando entre 2,1×10−2 e 55×10−2 / e 5 velocidades superficiais de gás variando entre 25×10−2 e 43×10−2 /. Realizou-se também o projeto de adaptação e montagem de um mecanismo na instalação experimental para obter a fração de vazio através do fecho rápido e síncrono de válvulas. O modelo numérico usado é baseado no modelo de mistura e foi implementado no software Matlab, tendo-se efetuado as simulações com as mesmas condições experimentais, para comparar os resultados. Nas condições ensaiadas obtiveram-se frações de vazio a variar entre 23,55% e 62,68%. A comparação entre os resultados numéricos e experimentais da fração de vazio apresentou uma incerteza inferior a 15% para os métodos do fecho síncrono de válvulas e a relação de Zuber/Nicklin, sendo a incerteza média de 6,69% para o fecho síncrono de válvulas e de 3,68% para a relação de Zuber/Nicklin. Os resultados obtidos mostram que o modelo de mistura é adequado na previsão da fração de vazio. São apresentadas curvas de densidade de probabilidade para as distribuições da fração de vazio pelo método do fecho síncrono das válvulas, mostrando a variabilidade na retenção de gás para as diferentes velocidades superficiais de gás e liquido.
Autores principais:Araujo, Samuel dos Santos
Assunto:Escoamento bifásico ar-água Slug flow Fração de vazio Modelo de mistura Mecanismo de fecho síncrono de válvulas
Ano:2022
País:Portugal
Tipo de documento:dissertação de mestrado
Tipo de acesso:acesso aberto
Instituição associada:Instituto Politécnico de Bragança
Idioma:português
Origem:Biblioteca Digital do IPB

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