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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Avaliação da distribuição da tensão de cisalhamento em escoamento vertical ascendente gás-líquido no padrão intermitente
Title Alternative: Evaluation of wall shear stress distribution in an upward vertical slug flow
Author: Nobrega, Jonathan Sant'Anna Garcez, 1991-
Advisor: Rosa, Eugênio Spanó, 1958-
Abstract: Resumo: O escoamento de petróleo, rico em dióxido de carbono, no regime de golfadas acarreta um aumento significativo da velocidade de corrosão interna em poços produtores e em tubulações de transporte. Neste cenário, o fenômeno de corrosão é governado principalmente pela interação entre os agentes oxidantes presentes no seio do escoamento e a parede das tubulações. Assim, quanto mais rápido é o fluxo destas espécies em direção a superfície do material, maior é a velocidade na qual a corrosão ocorre. Em consequência, a hidrodinâmica do escoamento próxima a parede da tubulação desempenha um papel fundamental neste processo. O coeficiente de transferência de massa e a tensão de cisalhamento na parede da tubulação são parâmetros cruciais que permitem incorporar os efeitos do escoamento no processo de corrosão acelerada nos modelos de corrosão. Este trabalho tem como objetivo a estimativa do coeficiente de transferência de massa local em um escoamento vertical ascendente de gás-liquido no regime intermitente. Para alcançá-lo, estuda-se numericamente a distribuição não uniforme da tensão de cisalhamento na parede da tubulação neste tipo de escoamento. As analises são realizadas ao longo de uma célula unitária, compreendida por uma bolha de Taylor e um pistão de líquido, com velocidades de mistura de 1,2 e 3 m/s, e tubulações com diâmetros interno de 50, 75 e 100 mm. Para calcular a distribuição da tensão no filme de líquido ao redor da bolha de Taylor e na região do pistão de líquido, faz-se uso, respectivamente, do modelo de filme unidimensional de Taitel e Barnea (1990) e do pacote de fluidodinâmica computacional, Phoenics® (2011). Enfim, pela equivalência entre os mecanismos de transferência de massa e quantidade de movimento, derivam-se, através do uso da analogia de Chilton-Colburn, correlações algébricas para estimativa do coeficiente de transferência de massa local em uma célula unitária, baseadas nos resultados numéricos

Abstract: The transport of crude petroleum rich in carbon dioxide under slug flow regime enhances the internal corrosion rate in wellbores and pipelines. In this scenario, the corrosion phenomena is governed mainly by the interaction between the oxidizing agents present in the core flow and the pipe wall. Therefore, as faster is the movement of these species toward the surface, as greater is the speed at which corrosion occurs. Thus, the flow hydrodynamics near the pipe wall plays a major role in this process. The mass transfer coefficient and the wall shear stress are crucial parameters that allow to incorporate the effects of the flow in the process of flow accelerated corrosion. The aim of this work is to estimate the local mass transfer coefficient in vertical flow of gas-liquid under slug pattern. In order to achieve such objective, it is studied numerically the non-uniform distribution of the wall shear stress. The analyzes are carried out in a slug unit (a liquid slug trailed by Taylor bubble) for tubes with 50, 75 and 100 mm internal diameter, and mixture velocity varying from 1, 2 and 3 m/s. In order to estimate the wall shear stress distribution in the liquid slug and in the liquid film surrounding the Taylor bubble are used, respectively, the one-dimensional liquid film model proposed by Taitel and Barnea (1990) and the computational fluid dynamics software, Phoenics® (2011). At last, through the equivalence between the mechanisms of mass transfer and momentum, it is proposed, by the use of the Chilton-Colburn analogy, algebraic correlations for estimating the local mass transfer coefficient in a unit cell, based on numerical results
Subject: Escoamento bifásico
Escoamento intermitente
Corrosão
Transferência de massa
Editor: [s.n.]
Citation: NOBREGA, Jonathan Sant'Anna Garcez. Avaliação da distribuição da tensão de cisalhamento em escoamento vertical ascendente gás-líquido no padrão intermitente. 2017. 1 recurso online (132 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/321974>. Acesso em: 1 set. 2018.
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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