Escoamento de Líquido na esteira de uma bolha de taylor

Apresentação em tema: "Escoamento de Líquido na esteira de uma bolha de taylor"— Transcrição da apresentação:

1 Escoamento de Líquido na esteira de uma bolha de taylor
EM974 - Métodos Computacionais em Engenharia Térmica e Ambiental Escoamento de Líquido na esteira de uma bolha de taylor GRUPO 3 Alunos: Gabriel Fávaro Paulo Portilho

2 Conteúdo Introdução Método Numérico: Condições de Contorno;
Resultados Numéricos; Cálculo do Comprimento da Esteira; Análise da variação do Comprimento da Esteira; Conclusões. Esta é outra opção para um slide de Visão Geral usando transições.

3 Introdução

4 Escoamento Gás-Líquido
Presença de duas fases em uma tubulação. Orientação do tubo: vertical, inclinado e horizontal. Aplicações na indústria: extração de petróleo; trocadores de calor; caldeiras; processos químicos. Forneça uma breve visão geral da apresentação. Descreva o foco principal da apresentação e por que ela é importante. Introduza cada um dos principais tópicos. Para fornecer um roteiro para o público, você pode repita este slide de Visão Geral por toda a apresentação, realçando o tópico específico que você discutirá em seguida.

5 Padrões de Gás-Líquido em um Escoamento Vertical
Classificação de Taitel et. al. (1980): Bolhas (1); Pistões (2); Agitante (3); Anular (4). Forneça uma breve visão geral da apresentação. Descreva o foco principal da apresentação e por que ela é importante. Introduza cada um dos principais tópicos. Para fornecer um roteiro para o público, você pode repita este slide de Visão Geral por toda a apresentação, realçando o tópico específico que você discutirá em seguida. (1) (2) (3) (4)

6 Características do Escoamento Pistonado (slug flow)
Bolha de Taylor. Filme de Líquido. Pistão de Líquido. Velocidades características. Linhas de Corrente: Referencial Estacionário (A); Referencial com vel. Uniforme (B). Perfil de Velocidades na esteira da bolha. Forneça uma breve visão geral da apresentação. Descreva o foco principal da apresentação e por que ela é importante. Introduza cada um dos principais tópicos. Para fornecer um roteiro para o público, você pode repita este slide de Visão Geral por toda a apresentação, realçando o tópico específico que você discutirá em seguida.

7 Motivação A bolha a jusante se desloca com a vel. Máxima do pistão de líquido a sua frente. A esteira da bolha montante altera a velocidade máxima do pistão de líquido (esteira). O efeito da esteira causa uma aceleração na bolha a justante de tal forma que pode ocorrer coalescencia.

8 Objetivo & Metodologia
Calcular o comprimento necessário de pistão de líquido para que o efeito esteira seja desprezível. Ou seja, a partir de qual distância entre bolhas que a bolha a jusante deixa de ser acelerada esteira da bolha montante. Metodologia: simulação numérica utilizando PHOENICS

9 Método Numérico

10 Domínio Utilizado Grade O domínio e c.c.:
Simular a esteira da bolha no pistão de líquido. O domínio e c.c.: Dimensões: axial (8D) e radial (D/2); Inlet: velocidade (Ut+Uf); Parede: velocidade (Ut); Outlet: pressão atmosférica; Modelo de Turbulência: KE Low-Reynolds.

11 Parâmetros das Simulações
Diâmetros: 26, 50 e 75 mm. Velocidades de Mistura (J): 1, 2 e 3 m/s. Fluidos ar e água :

12 Condições de contorno: cálculo da espessura do filme (δ) e Uf
Cálculo de Ut: Cálculo de Uf:  (Brotz) (Balanço de Massa)

13 Condições de Contorno II cálculo da espessura do filme (δ)
Frações de Vazio: Espessura do Filme:

14 Método Numérico Resultados numéricos

15 Convenções Velocidades: W (direção Z) e V (direção R).
W1 e V1: referencial móvel. W2 e V2: referencial estacionário. Simulação para exemplo: D=75 mm e J=3 m/s.

16 Gráficos de Contorno W1 e V1

17 Perfis de Velocidade: Referencial estacionário
Axial (W2) Radial (V2) Perfis de Velocidade: Referencial estacionário

18 Controle de malha Valor normalizado da distância a parede, Y+.

19 Validação. tauw Longe da esteira espera-se que o escoamento aproxime-se do escoamento turbulento desenvolvido com velocidade J. a validação baseia-se em comparar o valor de tauw com aquele esperado pelo diagrama de Moody para escoamento desenvolvido.

20 Cálculo da Região da Esteira
Método Numérico Cálculo da Região da Esteira

21 A região da Esteira Nomenclatura: Lw: comprimento da esteira;
Ld: comprimento da região desenvolvida.

22 A região da Esteira Critério: Velocidade apresentar variação de 2% em relação a velocidade no OUTLET no centro do tubo (r/R=0).

23 Análise da Variação do Comprimento
Método Numérico Análise da Variação do Comprimento Da Esteira

24 Tabela de Resultados

25 Influência de Reynolds Mistura (J)
ReJ

26 Influência de Reynolds do Filme
75 mm 26 mm 50 mm

27 Influência da Espessura do Filme(δ)

28 Conclusões Variação de Lw/D menor que literatura:
Moissis et. al. (1962): 8D; Pinto (2006): 12,5D; Presente Trabalho: 3,5D a 5D. Sugestão para próximos trabalhos: Maior número de simulações para avaliar melhor os parâmetros adimensionais.

29 Microsoft Excelência em Engenharia
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