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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2006.tde-13022007-155630
Document
Author
Full name
Israel Frank dos Santos Almeida
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2006
Supervisor
Committee
Seleghim Júnior, Paulo (President)
Estevam, Valdir
Rodriguez, Oscar Mauricio Hernandez
Title in Portuguese
Estudo prospectivo de sonda capacitiva não intrusiva duplo-sensor para medir fração volumétrica in situ em escoamentos contendo água, óleo e ar
Keywords in Portuguese
Capacitância
Escoamento multifásico
Fração volumétrica in situ
Sonda capacitiva
Técnica não intrusiva
Abstract in Portuguese
Sensores capacitivos são amplamente utilizados em vários sistemas de medida, tanto na indústria como em laboratórios de pesquisa. Estes dispositivos medem variadas grandezas físicas, como deslocamento, força, pressão, densidade e concentração de substâncias em escoamentos bifásicos, entre outros. Sua aplicação vêm sendo utilizada há algum tempo de forma relativamente elementar, necessitando ainda de estudos específicos para entender a fundo o fenômeno de transferência de carga. A sonda proposta neste trabalho visa melhorar a aquisição do sinal capacitivo e obter uma medida precisa de fração volumétrica em condições bifásicas e trifásicas. Portanto, é necessário um circuito transdutor que transmita de forma precisa a capacitância registrada entre os eletrodos dos sensores até uma central de aquisição. Neste trabalho buscamos desenvolver um modelo de sonda para medir frações volumétricas in situ. Para tanto, apresentamos as etapas de calibração dos sensores, através de válvulas de fechamento rápido, e validamos a técnica sob determinadas condições e variados padrões de escoamento. Dois sensores de geometrias distintas (anéis e hélices) foram utilizados na composição da sonda capacitiva não intrusiva. Propõe-se a solução do sistema linear para medição direta de fração volumétrica em escoamento trifásico.
Title in English
Prospective study of a non-intrusive double-sensor capacitive probe for in-situ volumetric fraction measurements in oil-water-air flows
Keywords in English
Capacitance
Capacitive probe
In-situ volumetric fraction
Multiphase flow
Non-intrusive technique
Abstract in English
Capacitive sensors are widely employed in many measurement systems in both industry and laboratory activities. These devices measure several physical quantities such as displacement, forces, pressure, density and concentration of substances in two-phase flows. Their application in industry is still insipient, in part because specific studies are still necessary to properly understand the phenomenon of charge transfer. The goal of this research is the development of a non-intrusive double-sensor probe to on-line measurement of in-situ volumetric fractions in two and three-phase flows. Therefore, we present the calibration work, through quick-closing valves, and validation techniques under certain conditions and for different flows patterns. A transducer circuit to transmit the capacitance sign accurately from the sensors to the central acquisition was developed. Two sensors with different geometries (rings and helix) comprise the double-sensor capacitive probe. Finally, we propose the solution of a linear system for the direct measurement of in-situ volumetric fraction in three-phase flow.
 
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Israel_frank.pdf (28.30 Mbytes)
means that the file can only be accessed inside the Unversity of São Paulo.
Publishing Date
2008-10-22
 
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