[pt] O estudo do escoamento intermitente de gás e líquido é de enorme relevância.
Devido a sua vasta ocorrência em diversos problemas industriais, como
na indústria do petróleo, em escoamentos de água e vapor em trocadores
de calor e em sistemas de refrigeração de usinas nucleares, diversos estudos
experimentais e numéricos buscam obter um conhecimento mais profundo
deste complexo fenômeno. Devido a esta complexidade, se fazem necessários
experimentos detalhados de maneira a dar suporte aos modelos matemáticos
desenvolvidos. O presente trabalho descreve um estudo experimental de um
escoamento turbulento gás-líquido no regime intermitente para tubo horizontal.
As técnicas de velocimetria por imagem de partícula estereoscópica
de alta frequência (SPIV ) e fluorescência induzida por laser (LIF) foram usadas
para medir todos os três componentes do vetor de velocidade em diferentes
seções do tubo, referenciadas pelo nariz da bolha de gás. A seção de
testes consistiu de uma tubulação de acrílico com diâmetro interno de 40mm
e 17,7m de comprimento. Os fluidos de trabalho utilizados foram água e ar,
com velocidades superficiais de jL igual 0,3 0,4 e 0,5m/s e jG igual 0,5m/s que
formaram o padrão de escoamento intermitente. Um sistema de sensores fotossensíveis
foi utilizado para medir a velocidade de translação da bolha de
gás, além de acionar o sistema SPIV. Desta forma, foi possível determinar
os campos médios das três componentes de velocidade da fase líquida do
escoamento turbulento gás-líquido em regiões de interesse na vizinhança da
bolha alongada. Os dados obtidos revelaram a influência das bolhas de gás
de maior velocidade, na dinâmica do campo de velocidade do líquido. Tais
dados contém informações valiosas que contribuem não apenas para uma
melhor compreensão da física que rege o escoamento, mas também como
forma de validação e aprimoramento de modelos numéricos. / [en] The analysis of gas-liquid intermittent flow in horizontal pipes is of great
relevance importance due its applications in many industrial problems, such
as in the petroleum industry, boiler and heat exchanger tubes and cooling
systems of nuclear power plants. A considerable number of experimental and
analytical studies have been carried out on the pursuit of a deeper knowledge
of this complex phenomenon. The present work describes an experimental
study of a horizontal, gas-liquid pipe flow in the intermittent regime.
Experimental techniques such as high frequency stereoscopic particle image
velocimetry (SPIV ) and laser induced fluorescence (LIF), were applied in
order to obtain all three components of the velocity vector at different pipe
sections, referred to the gas bubble nose tip. A 40mm inner diameter,
17.7m long acrylic pipe was used as test section (L/D approximately 450). The
working fluids, water and air formed the intermittent flow pattern, with
superficial velocities of jL equal 0.3, 0.4 and 0.5 m/s and jG equal 0.5 m/s.
A set of three photogate sensors, equally-spaced along the pipe, were
used to measure the bubble translational velocities, and to trigger the
SPIV system, allowing for the determination of ensemble-averaged, threecomponent
velocity fields of the turbulent liquid flow in cross-stream planes
around the gas bubble. The original data obtained revealed the influence of
the faster-moving gas bubbles on the dynamics of the liquid velocity field,
providing valuable information that contribute to a better understanding of
the physics governing the flow, also serving for the validation of numerical
simulations.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:48846 |
| Date | 30 June 2020 |
| Creators | RODRIGO DOS SANTOS NAVARRO DE MESQUITA |
| Contributors | LUIS FERNANDO ALZUGUIR AZEVEDO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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