Análise da fluidodinâmica do escoamento Core Annular de líquidos imiscíveis em duto horizontal

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Machado, Franciele Rocha
• Orientador(a): Silva, Adriano da, Rosa, Cezar Augusto da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Escoamento core annular; Simulação numérica; Queda de pressão; Core annular flow; Numerical simulation; Pressure drop
• Link de acesso: http://repositorio.furg.br/handle/1/6655

As características do petróleo na natureza fazem da sua exploração e produção uma atividade de grande complexidade tecnológica e de custo elevado. O processo de exploração de petróleo está geralmente associado ao escoamento multifásico, sendo este muito comum em instalações de produção, movimentação e processamento. Especificamente o escoamento multifásico, na indústria petrolífera, tem complicações, pois as fases não são componentes simples e sim misturas de hidrocarbonetos. Em geral, a Indústria do Petróleo está interessada em determinar a queda de pressão associada aos efeitos de atrito com a parede do duto e a viscosidade da mistura, bem como em descrever o comportamento das fases. Esses fatores fazem com que durante o escoamento de líquidos imiscíveis, as interfaces adquiram uma variedade de distribuições características às quais são chamadas de regime de escoamento, que se caracterizam por sua configuração física. Diferentes configurações exigem diferentes modelos para a determinação da dinâmica do escoamento e da relação entre a queda de pressão e a vazão da mistura. Neste contexto, a realização deste trabalho visa à descrição do escoamento core annular água-óleo no interior de dutos horizontais. A simulação numérica deste escoamento foi desenvolvida em um modelo 3D usando o software Fluent 14.5, onde analisou o comportamento da interface água-óleo quando no escoamento core annular, frente a diferentes vazões de água e diferentes viscosidades do óleo. Foi usado, para o tratamento da interface, o método de volume de fluido (VOF) empregando o esquema da reconstrução geométrica. A metodologia de resolução foi capaz de descrever o movimento da interface água-óleo, de prever a fração volumétrica de cada fluido ao longo do escoamento e a queda de pressão. Os resultados obtidos através das simulações numéricas descreveram a hidrodinâmica do escoamento, observando o regime core annular (espesso e fino) no duto horizontal para os diferentes óleos. Os resultados demonstraram que o regime core annular muda com o aumento da velocidade superficial da água. E através desse escoamento foi possível reduzir significativamente a queda de pressão, com relação ao escoamento monofásico de óleo. Estes resultados foram confrontados com dados experimentais e numéricos disponíveis na literatura, e observou-se uma boa concordância entre os mesmos.