[pt] ESTUDO DA REDUÇÃO DE ATRITO POR ADIÇÃO DE POLÍMEROS EM ESCOAMENTOS MONOFÁSICOS E BIFÁSICOS

[en] STUDY OF DRAG REDUCTION BY ADDITION OF POLYMERIC MATERIAL IN SINGLEPHASE AND TWO-PHASE FLOWS

[pt] LUCAS DE PAULA CHAVES ESPIRITO SANTO GOES

[pt] POLIMERO

[pt] ESCOAMENTO TURBULENTO BIFASICO

[pt] TRANSPORTE DE FLUIDOS

[pt] REDUCAO DE ARRASTE

[pt] ESCOAMENTO EM GOLFADAS

[en] POLYMER

[en] TURBULENT TWO-PHASE FLOW

[en] FLUID TRANSPORTATION

[en] DRAG REDUCTION

[en] SLUG FLOW

[pt] O fenômeno de arraste em escoamentos turbulentos causa uma significativa perda de carga para o transporte de qualquer fluido, o que aumenta a energia necessária para promover o escoamento. Por isso originaram-se os estudos sobre o fenômeno de redução de arraste (DR), que pode ocorrer pela adição de surfactantes, fibras, ou polímeros ao fluido solvente. Sua utilização possui registros que ultrapassam de sessenta anos e já são aplicados no combate a incêndios [24], transporte de fluidos diversos [25] e até mesmo no aumento de velocidade de embarcações [26]. Este trabalho tem o objetivo de verificar e quantificar a eficácia da adição de materiais poliméricos na redução de arraste e na transição de regimes no escoamento bifásico gás-líquido em regime turbulento, através de tubos horizontais. O trabalho tem sua motivação na possível redução de atrito em dutos de transporte de óleo e gás no regime bifásico. Para tal, o experimento utilizou de medidas de queda de pressão, vazão e fração de vazio para caracterizar os efeitos da adição de redutor de atrito no escoamento de ar e água em regime de golfada. Os testes foram conduzidos para uma faixa de número de Reynolds de 20.000 a 103.000, em uma matriz experimental combinada por três vazões de água e ar determinadas. O polímero utilizado foi a Goma Guar, nas concentrações de 400ppm e 600ppm, dissolvido em água destilada. O escoamento com este aditivo apresentou uma redução de arraste máxima por volta de 35 porcento, para o regime monofásico, e 20 porcento para o regime bifásico. A adição do polímero não apresentou grande influência na transição de regimes de escoamento, pois não houve mudanças significativas para os valores médios de frequência, velocidade e comprimento de pistões de líquido.

[en] The phenomenon of drag in turbulent flows causes a significant pressure drop for the transportation of any fluid, which increases the energy required to promote the flow. This is why studies on Drag Reduction (DR) were originated, which can occur by adding surfactants, fibers, or polymers to the solvent fluid. Its use has records that exceed sixty years and are already applied in firefighting [24], transportation of various fluids [25] and even to increase the speed of vessels [26]. This work aims to verify and quantify the effectiveness of the addition of polymeric materials on drag reduction and on the transition of regimes in two-phase gasliquid flow in turbulent regime, through horizontal pipes. The motivation for the work is the possible reduction of friction in oil and gas pipelines in the two-phase regime. To this end, the experiments employed measurements of pressure drop, flow rate and void fraction to characterize the effects of adding a friction reducer to the flow of air and water in the slug regime. The tests were conducted for a Reynolds number range of 20,000 to 103,000, in a combined experimental array for three given water and air flow rates. The polymer used was Guar Gum, at concentrations of 400ppm and 600ppm, dissolved in distilled water. The flow with this additive showed a maximum drag reduction around 35 percent for the single-phase regime and 20 percent for the two-phase regime. The addition of the polymer did not show much influence on the transition of flow regimes, as there were no significant changes for the average values of frequency, velocity, and liquid piston length.

LUIS FERNANDO ALZUGUIR AZEVEDO

2021-12-22

[pt] TEXTO

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.56731