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Escolamento laminar de líquidos não-newtonianos em seções anulares: estudos de CFD e abordagem experimental

by Assis Ressel, Fabio de

Abstract (Summary)
O escoamento de fluidos em regiões anulares tem grande destaque na indústriapetrolífera, tanto na perfuração, com o carreamento das partículas pelos fluidos de perfuração,quanto na elevação artificial do petróleo por sistemas de bombeamento com cavidadesprogressivas. A constante preocupação com custos de operação e a necessidade cada vez maisfreqüente de aumentos nas capacidades de produção implicam em vazões cada vez maioresnos poços. Com isso as perdas de carga ao longo do anular tubo/eixo passaram a representaruma quantia significativa da energia total a ser fornecida e consequentemente a suadeterminação assumiu papel importante no dimensionamento de tais unidades.No estudo desenvolvido, a análise do campo de escoamento de líquidos, baseou-senuma abordagem experimental e também na utilização de técnicas numéricas defluidodinâmica computacional (CFD).Na parte experimental, montou-se uma unidade piloto para investigar o fluxohorizontal de líquidos não Newtonianos na região anular formada por dois tubos em arranjosconcêntrico e excêntrico. Os ensaios experimentais planejados foram conduzidos no sentidode avaliar o efeito das principais variáveis sobre a queda de pressão, como: excentricidade dosistema (e=0,00; e=0,75), rotação do eixo (0>w>600 RPM), concentração polimérica (0,25 < Cp < 0,55%) e vazão de escoamento (0,2 < Q < 2,2 m³/h). O trabalho realizado também contempla, através da simulação empregando códigoscomerciais de CFD, a investigação das condições experimentais testadas na análise dos perfis:de queda de pressão, do comprimento de entrada, de velocidades axial e tangencial e trajetóriade escoamento. Usualmente, considera-se que essas variáveis são relevantes no entendimentopormenorizado do escoamento de fluidos de perfuração e das partículas por elastransportadas.A comparação dos resultados experimentais e simulados mostrou boa concordância,permitindo a satisfatória avaliação do desempenho da técnica numérica empregada. Acapacidade preditiva da técnica numérica também foi observada, considerando algunsresultados experimentais reportados na literatura, buscando uma forma de verificação demodelos matemáticos adotados bem como os algoritmos de acoplamento e a malhacomputacional empregada.
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Bibliographical Information:

Advisor:Marcos Antonio de Souza Barrozo; Humberto Molinar Henrique; Valeria Viana Murata; Maria Laura de Azevedo Passos; Carlos Henrique Ataide

School:Universidade Federal de Uberlândia

School Location:Brazil

Source Type:Master's Thesis

Keywords:ENGENHARIA QUIMICA Escoamento anular

ISBN:

Date of Publication:07/27/2006

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