Análise Numérica de Escoamento de Emulsão Através de Restrições
Nome: LIDIA RAMOS DA VITÓRIA
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 24/01/2022
Orientador:
Nome |
Papel |
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| EDSON JOSE SOARES | Orientador |
Banca:
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Papel |
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| EDSON JOSE SOARES | Orientador |
Resumo: Compreender o comportamento da quebra de gotas e bolhas em escoamentos multifásicos é indispensável para muitas aplicações industriais. Na indústria petrolífera, por exemplo, a quebra de gotas durante o processo de extração do petróleo impacta diretamente a separação dos componentes extraídos do poço. Sabe-se que a eficiência de separação entre o óleo e a água depende da distribuição de tamanho de gotas. Quanto menores as gotas, menor é a eficiência de separação. A separação entre óleo e água deve ser eficaz devido à necessidade de ter um óleo puro, sem a presença de água, e devido à Lei Federal 9.966/2000. Para alcançar tal feito, técnicas de separação e maneiras de evitar a quebra de gotas vem sendo estudadas. A quebra e coalescência de gotas presentes em emulsões tem sido estudada experimentalmente e numericamente. Nesse contexto, este trabalho desenvolve análises numéricas para avaliar um escoamento de emulsão através de diferentes restrições. Para isso, utiliza-se o software ANSYS Fluent 2020 R2 associado a abordagem Euler-Lagrange e ao modelo de quebra de gota Stochastic Secondary Droplet Model. Uma técnica para definir os valores de Weber crítico e da constante de quebra é desenvolvida. Com isso, o modelo de quebra pode ser configurado sem a necessidade de obter dados experimentais. A fim de validar a modelagem computacional e a técnica desenvolvida para configurar o modelo de quebra, dois trabalhos experimentais da literatura são utilizados. Esses trabalhos analisam o escoamento de emulsão de óleo em água através de diferentes restrições com valores de Reynolds entre 28.000 e 69.000. Os desvios relativos obtidos nos diâmetros superiores ao D_90 são inferiores a 10%. Feitas as validações, este trabalho investiga a influência da taxa de dissipação da energia cinética turbulenta na quebra de gotas. Observa-se que, a integral da dissipação de energia cinética média é a variável mais adequada para sugerir se uma restrição quebra mais ou menos gotas. Por fim, novas geometrias de restrição são analisadas, são elas: restrição reta, restrição redonda, restrição com nove orifícios e restrição chanfrada. Essas restrições são submetidas a um escoamento de emulsão com número de Reynolds igual a 41.000. Dentre as restrições analisadas, a restrição redonda alcança o melhor desempenho, promovendo um crescimento de 196% no D_95 quando comparada com a restrição reta.
