Orientador : Antonio Carlos Bannwart

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas

Resumo: Em muitas operações de engenharia encontram-se situações em que dois líquidos devem escoar simultaneamente por um mesmo duto. Na indústria da produção de petróleo quando se quer transportar um óleo de viscosidade muito alta através de uma tubulação, normalmente um grande dispêndio de energia...

Resumo: Em muitas operações de engenharia encontram-se situações em que dois líquidos devem escoar simultaneamente por um mesmo duto. Na indústria da produção de petróleo quando se quer transportar um óleo de viscosidade muito alta através de uma tubulação, normalmente um grande dispêndio de energia é necessário. A adição ao óleo de água, ou outro fluido imiscível menos viscoso reduzem a energia necessária para promover o seu escoamento. Esta economia de energia, então, será função da configuração destas duas fases no tubo. Utilizando-se princípios variacionais (mínima dissipação viscosa e mínima energia potencial) determinou-se o seguinte: o campo de velocidades no escoamento monofásico laminar desenvolvido; a norma da interface entre dois fluidos em repouso (problema hidrostático, estratificação gravimétrica); os campos de velocidades e a forma da interface no escoamento laminar desenvolvido de dois líquidos imiscíveis de mesma densidade em um tubo horizontal (estratificação viscosa pura) e finalmente, os campos de velocidade e a norma da interface no caso geral. em que os dois fluidos podem ser de densidades distintas e arbitrárias (proposta final deste trabalho). Os resultados previstos pela teoria apresentada estão de acordo com a observação experimental, de que quando dois líquidos escoam simultaneamente por um mesmo duto, o menos viscoso tende a encapsular total ou parcialmente o mais viscoso

Abstract: In several engineering operations there are situations where two immiscible liquids must flow simultaneously through a duct. In the petroleum industry when one wants to transport a very viscous oil through a pipeline usually a great expenditure of energy is required. The adition of water...

Abstract: In several engineering operations there are situations where two immiscible liquids must flow simultaneously through a duct. In the petroleum industry when one wants to transport a very viscous oil through a pipeline usually a great expenditure of energy is required. The adition of water or any other less viscous fluid to the oil stream reduces the energy necessary to keep it flowing. This saving of energy shall be then, a function of the phase configuration of these two liquids in the pipe. By means of variational principles (minimum viscous dissipation and minimum potential energy) the following has been derived: the velocity field of a single phase in developed laminar flow; the interface shape of two fluids at rest (hydrostatic problem, gravity stratification); the velocity fields and the interface shape in the flow of two imiscible liquids of same density through a horizontal pipe (pure viscosity stratification) and, at last, the velocity yields and the interface shape of the general case, where the two fluids may have any and distinct densities (final goal of this work). The results forecasted by the presented theory are in agreement with the experimental observation, that when two immiscible liquids simultaneously flow through the same duct, there is a tendency for the less viscous fluid to partial or totally encapsulate the more viscous one