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Título: Modelagem matemática e simulação numérica da deposição de partículas em duto horizontal
Autor(es): Cruz, Suellen Freire Rigatto da
Orientador: Romero, Oldrich Joel
Coorientador: Pereira, Fábio de Assis Ressel
Palavras-chave: deposição
Euler-Lagrange
Euler-Granular
DDPM
Data do documento: 8-Mar-2018
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: O petróleo continuará sendo a maior fonte de combustível nos próximos anos. No entanto, a extração de petróleo resulta em problemas como a formação de incrustação nas diversas etapas do processo de produção. O problema da incrustação, que ocorre a partir do processo de deposição, consiste quando as partículas depositadas reduzem, total ou parcialmente, o espaço aberto ao fluxo, resultando em um aumento de perda de carga e em uma redução na produção petrolífera. As deposições de partículas representam um problema significativo na indústria de petróleo e gás, sendo de grande relevância pesquisas nessa área. No presente trabalho, a deposição de partículas, em um escoamento turbulento e bifásico, no interior de uma tubulação horizontal foi modelada, com o software Ansys Fluent®, a partir da abordagem Euler-Lagrange com o Modelo de Fase Discreta Densa (DDPM) e da abordagem Euler-Granular. Devido ao elevado custo computacional decorrente do grande número de partículas injetadas, os resultados apontam que a abordagem Euler-Lagrange com o modelo DDPM não é adequada para resolver problemas envolvendo escoamentos com elevadas frações volumétricas de partículas, sendo mais adequada a abordagem Euler-Granular. O estudo também mostra a influência de determinados parâmetros no processo de deposição de partículas. Os aumentos nas taxas de deposição de partículas são diretamente proporcionais aos aumentos de rugosidade da parede da tubulação e de diâmetro das partículas. Os resultados também mostram valores de tempo computacional, velocidade e fração volumétrica de partículas que permitem uma melhor visualização do fenômeno de deposição para um tempo computacional requerido viável para o sistema computacional utilizado.
Oil will remain the largest source of fuel in the coming years. However,during the oil extraction appear some problems such as the scale formation in the various stages of the production process. The scale problem, which occurs from the deposition process,reduces all or part of the flow conduits, increasing the pressure drop and reducing the oil production. The particles depositionrepresentsa significant problem in the oil and gas industry, therefore research in this area is of great relevance.In this paper,the particles deposition,in a turbulent and biphasic flow,inside of a horizontal pipe was modeled, with the software Ansys Fluent®,using the approach Euler-Lagrange with the Dense Discrete Phase Model(DDPM)and the approach Euler-Granular.Due to the high computational cost due to the large number of injected particles, the results show that the approach Euler-Lagrange with the model DDPM is not appropriate to calculate problems involving dense flows, being more appropriate the approach Euler-Lagrange. The study also shows the influence of some parameters atthe particles depositionprocess. The increases in particle deposition rates are directly proportional to increases at the pipe wall roughness and particle diameter. The results also show values of computational time, velocity and volumetric fraction of particles that allow a better visualization of the deposition phenomenon for a required computational time feasible for the computational system used
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/8459
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