Projeto de Iniciação Científica: Separador gás-líquido do tipo

Transcrição

1 Parceria: Apoio: Projeto de Iniciação Científica: Separador gás-líquido do tipo shroud invertido Cinthia Politi Blanco Thiago Freitas Albieri Orientador: Prof. Dr. Oscar M. Hernandez Rodriguez

2 Motivações: Técnicas de elevação artificial; Otimização da eficiência do Bombeio Centrífugo Submerso (BCS); Separador gravitacional de gás de fundo de poço direcional do tipo shroud invertido.

3 Objetivos Caracterização e observação dos padrões de escoamento no anular externo; Modelagem das transições dos padrões de escoamento no anular externo; Medição da eficiência do separador.

4 Circuito experimental e instrumentação

5 Seleção de equipamentos Medidor de vazão: água-ar Vertical Horizontal

6 Medidor de vazão: óleo-ar Vertical Horizontal

7 Calibração Instrumentação Range Canal Sinal Equação ou Fator Antiga Medidor de Água Baixa Vazão Model OGT 1 35 (l/min) 0 Volts 0,6*( x + 0,9279 (L/min) Medidor de Óleo Alta Vazão FLOWPET EG LS4976 6,67 233,3 (l/min) 1 Volts 60*(0,03463)x (L/min) Medidor de Pressão Amper 12654*x 1308 Diferencial (Smar 1) Montante 12,5 500 mbar 6 Pa Medidor de Pressão Diferencial (Smar 2) Montante 12,5 500 mbar 7 Amper 12513*x Pa Medidor de Pressão Diferencial (Smar 3) Montante Nova Medidor de Óleo Baixa Vazão FLOWPET EG LS 12,5 500 mbar 2,5 106, 7 (l/min) 13 Medidor de Água EX DELTA VXW , ,667 (l/min) Amper 12501*x Pa Volts Amper 60*(0,017538)x (L/min) 60*(0,09974)x (L/min) Medidor de Ar - GAL 50 Montante 1,25 20 (l/min) 4 Medidor de Ar - GAL 50 Jusante 1,25 20(l/min) Medidor de Pressão Diferencial (Smar 4) 500 mbar Jusante Medidor de Pressão Diferencial (Smar 5) Jusante Medidor de Pressão Diferencial (Smar 6) Jusante 500 mbar Volts Volts Amper Amper 500 mbar Amper 60*(0, )x (L/min) 60*(0, )x (L/min) Y=1,0001+0,00798*X (mbar) Y=1,0001+0,00798*X (mbar) Y=1,0001+0,00798*X (KPa) Manômetro a Jusante da bomba de óleo -1 a 12 bar 5 Amper Y=3,25x 4,25 ( Bar) Manômetro a jusante Das placas de orifício -1 a 12 bar 14 Amper Y=3,25x 4,25 (Bar)

8 Aquisição de sinais

9 Organização

10 Caracterização dos padrões de escoamento - Vertical Padrões de escoamento vertical gás-líquido segundo: Caetano et al. (1992), Hasan e Kabir (1992), Kelessidis e Dukler (1989) e Das et al. (2000)

11 Caracterização dos padrões de escoamento - Horizontal Padrões de escoamento horizontal gás-líquido segundo: Eckberg et al. (1999) e Wongwises e Pipathattakul (2005)

12 Modelagem dos padrões de escoamento - Vertical Velocidade de uma bolha de Taylor (Hasan e Kabir (1992) ): Existência do padrão bolhas: Velocidade da bolha de Taylor de Hasan e Kabir (1992) e velocidade de uma bolha discreta de Harmathy (1960).

13 Bolhas para Pistonado: Critério de Taitel et al. (1980) de α = 0.25, com velocidade de uma bolha em um bando de Zuber e Hench (1962). Bolhas Dispersas para Agitante ou Pistonado: Critério de Taitel et al. (1980) com α = Bolhas ou Pistonado para Bolhas Dispersas: Critério de Taitel et al. (1980) :

14 Pistonado para Agitante: Critério de Taitel et al. (1980), mas com correções de Kelessidis e Dukler (1989) e Hasan e Kabir (1992) para duto anular. Transição para anular : Critério de Taitel et al. (1980) e Turner et al. (1969).

15 Modelagem dos padrões de escoamento - Horizontal Equilíbrio do escoamento estratificado: Mecanismo: formação de ondas de perturbação que conduzem à instabilidade. d Di Do Eckberg et al. (1999), annular gap of 2 mm

16 Modelo de estabilidade de Rodriquez et al. (2006) - Equação da onda: equação diferencial do distúrbio ou equação de estabilidade. Utiliza-se um modelo para dutos circulares com as alterações geométricas necessárias!

17 Para o primeiro caso:

18 Estratificado Ondulado para Intermitente ou Anular: Critério de Rodriguez et al.(2006). Estratificado Liso para Estratificado Ondulado: Critério de Rodriguez et al.(2006). Intermitente para Anular: Taitel e Dukler(1976).

19 Intermitente para Bolhas Dispersas: Taitel e Dukler(1976).

20 Resultados: Escoamento vertical: comparação do modelo proposto com os dados de Caetano et al. (1992).

21 Escoamento vertical: comparação do modelo proposto com os dados de Escoamento vertical: comparação do modelo proposto com os dados de Kelessidis e Dukler (1989).

22 Escoamento horizontal: comparação do modelo proposto com os dados experimentais i de Eckberg et al.

23 FIM