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Previous issue date: 2018-03-27 / Dentre os inúmeros desafios que permeiam a cadeia produtiva de óleos pesados, a fase de transporte merece destaque. Em função de sua elevada viscosidade, os óleos pesados exibem resistência considerável ao escoamento, requisitando mecanismos auxiliares para viabilizar seu transporte mediante dutos. Nesta dissertação, é proposta uma configuração de tubos concêntricos, na qual vapor escoa pelo tubo interno (vaporduto) e óleo pelo espaço anular do oleoduto. São adotadas as abordagens analítica e numérica para investigação dos efeitos da inserção de vapor, geometria, isolamento térmico, qualidade do vapor e extensão do sistema nos seguintes parâmetros: temperatura, viscosidade e pressão do óleo, bem como fração mássica do vapor. Para a primeira abordagem, é empregado o modelo de resistências térmicas associado ao método 𝜖 NTU. Para a segunda, utiliza-se o software Ansys CFX em uma simulação tridimensional em regime permanente. Os desvios apresentados pela abordagem analítica são atribuídos à não incorporação dos efeitos de empuxo, convecção natural e turbulência do vapor, os quais contribuem para um aquecimento não-homogêneo do óleo. Resultados numéricos revelam que a inserção de vapor eleva a temperatura média do óleo em 1,2% e reduz sua viscosidade média e pressão inicial de fluxo em 8,7% e 24,2%, respectivamente. Uma redução de 24,6% na razão entre o raio do oleoduto e do vaporduto resulta em uma temperatura final do óleo 1,2% maior e viscosidade 4,7% menor. A presença do isolamento térmico reduz o fluxo de calor para o meio externo em 78,5%. A redução da qualidade do vapor em 30% causa um aumento da viscosidade média do óleo de 2,4%. Para sistemas mais extensos, a pressão inicial de fluxo requerida aumenta de forma significativa e o vapor úmido apresenta depósitos mais expressivos de líquido na porção inferior do acoplamento. O presente estudo fornece uma análise do acoplamento concêntrico entre vapor e óleo pesado sob diversas condições, explicitando as vantagens e desvantagens qualitativas de algumas estratégias. Em adição, propõe um modelo analítico capaz de prever a temperatura e viscosidade médias do óleo na saída, com desvios máximos de 1,3% e 15,6%, respectivamente, em relação à abordagem numérica.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace2.ufes.br:10/8463 |
| Date | 27 March 2018 |
| Creators | SANTOS, L. A. |
| Contributors | SIQUEIRA, R. N., MENEGUELO, A. P., PIRES, A. L. R., FERONI, R. C., RIBEIRO, D. C., ROMERO, O. J. |
| Publisher | Universidade Federal do Espírito Santo, Mestrado em Energia, Programa de Pós-Graduação em Energia, UFES, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFES, instname:Universidade Federal do Espírito Santo, instacron:UFES |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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