Análise experimental do gradiente de pressão de um escoamento bifásico horizontal ar-água em tubos corrugados

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Santana, Ana Luiza Beltrão
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Engenharia térmica
Escoamento bifásico
Indústria petrolífera
Pressão
Métodos de simulação
Tubos - Dinâmica dos fluidos
Engenharia mecânica
Heat engineering
Two-phase flow
Petroleum, Industry and trade
Pressure
Simulation methods
Tubes - Fluid dynamics
Mechanical engineering
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Engenharia Mecânica
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4279
Resumo: 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 to 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 demonstrated that the increase of the cavities width in corrugated pipe increases the pressure drop. The experimental data were fitted and a pressure drop multiplier correlation was proposed. Comparison between predictions and experimental data showed 10% accuracy.
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Some studies proposed correlations to 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 demonstrated that the increase of the cavities width in corrugated pipe increases the pressure drop. The experimental data were fitted and a pressure drop multiplier correlation was proposed. Comparison between predictions and experimental data showed 10% accuracy.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)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 o escoamento bifásico em tubos lisos, contudo existe uma carência de estudos para o 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 ar-água aumenta com o aumento da largura das cavidades do tubo corrugado e, a partir de uma regressão dos dados experimentais, uma nova correlação para o fator multiplicador de Lockhart e Martinelli foi proposta. A correlação possui uma concordância satisfatória, com desvios percentuais médios de 10% quando comparados contra os dados experimentais.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de MateriaisUTFPRMarcelino Neto, Moisés Alveshttp://lattes.cnpq.br/2071333457212415Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejohttp://lattes.cnpq.br/5156573817670917Marcelino Neto, Moisés AlvesSantos, Paulo Henrique Dias dosErrera, Marcelo RissoSantana, Ana Luiza Beltrão2019-07-30T18:25:46Z2019-07-30T18:25:46Z2019-05-13info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSANTANA, Ana Luiza Beltrão. Análise experimental do gradiente de pressão de um escoamento bifásico horizontal ar-água em tubos corrugados. 2019. 109 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4279porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2019-07-31T06:00:52Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/4279Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2019-07-31T06:00:52Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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