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Mémoire de Maîtrise
DOI
10.11606/D.18.2013.tde-16092013-111728
Document
Auteur
Nom complet
Sávider Conti Carvalho
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Carlos, 2013
Directeur
Jury
Hernandez Rodriguez, Oscar Mauricio (Président)
Mendes, Fernando Augusto Alves
Souza, Leandro Franco de
Titre en portugais
Modelo de mistura aplicado para a previsão de Holdup e gradiente de pressão bifásico em duto anular de grande diâmetro
Mots-clés en portugais
Duto anular
Escoamento bifásico
Experimentos
Gradiente de pressão
Holdup
Modelo de mistura
Resumé en portugais
O escoamento bifásico é muito importante para vários ramos industriais. As misturas bifásicas podem escoar em diversas configurações, as quais são chamadas de padrões de escoamento, e que, ao longo dos anos, receberam diversas classificações. Neste trabalho foi estudado o padrão bolhas dispersas em duto anular. Os trabalhos sobre escoamento bifásico em geometria anular são mais escassos, especialmente quando se trata de dutos anulares de grande dimensão. Dentre os modelos existentes para a modelagem do escoamento bifásico, trabalhamos com o modelo de mistura (Drift Flux), pois, apesar das altas velocidades superficiais, o escoamento em bolhas não possui um comportamento homogêneo, já que a fase gasosa ainda escoa na região central e com uma velocidade maior do que a velocidade da mistura. Foi utilizado o modelo de mistura unidimensional para a modelagem do escoamento bifásico água-ar, pois, além de bastante preciso, é de baixo custo computacional e fácil implementação. Neste trabalho empregamos, a princípio, equações elaboradas para dutos circulares, as quais foram adaptadas para a geometria anular fazendo-se uso do conceito de diâmetro hidráulico. As equações foram implementadas no software Mathematica® e as previsões para o holdup e queda de pressão foram comparadas com dados experimentais próprios. O trabalho experimental foi realizado no laboratório de escoamentos multifásicos do Núcleo de Engenharia Térmica e de Fluidos (NETeF) da EESC-USP, o qual conta com uma instalação experimental em estado operacional para a simulação de escoamentos bifásicos vertical e inclinados em duto anular. Foram colhidas medidas de holdup e queda de pressão bifásica. A concordância entre os dados experimentais e as previsões foi muito satisfatória.
Titre en anglais
Drift-flux model applied to predict holdup and two-phase pressure gradient in large annular duct
Mots-clés en anglais
Annular duct
Drift-flux model
Experiments
Holdup
Pressure gradient.
Two-phase flow
Resumé en anglais
Two-phase flow is present in a wide range of industrial processes. Such flows occur in many geometrical configurations known as flow patterns. In this work is presented a study about bubbly flow in annular duct. Works on two-phase flow in large annular geometry are very scarce. Among the existing models for modeling two-phase flow we chose the drift flux model because the bubbly flow does not behave as a homogeneous mixture, despite of the high superficial velocities, since the gas phase flows faster in the core region in comparison with the mixture velocity. The onedimensional drift flux model besides to be accurate is of low computational cost and easy implementation. The goal of this work is to analyze the prediction of holdup and pressure drop in annular ducts of large diameter. The set of equations used was adapted from those of circular ducts by using the hydraulic diameter concept. The equations were implemented in Mathematica software and holdup and pressure drop prediction were compared with experimental data taken in the experimental facility of the Thermal-fluids Engineering Laboratory of EESC-USP. It was collected measure of holdup and pressure drop. The agreement between experimental data and model predictions is encouraging.
 
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SaviderCarvalho.pdf (6.76 Mbytes)
Date de Publication
2013-09-17
 
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