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Título: Redução de arraste e degradação de polímeros flexíveis em escoamentos turbulentos em dutos
Autor(es): Silva, Lucas Antônio Silveira
Orientador: Soares, Edson José
Palavras-chave: Escoamento turbulento
Data do documento: 22-Mai-2014
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: A redução do fator de atrito em escoamentos turbulentos, a partir da injeção de aditivos, vem sendo estudada desde meados do século passado e tem despertado amplo interesse científico e industrial até os dias atuais. Dentre os aditivos mais utilizados, destacam-se os poliméricos (poliacrilamida, poliisobutileno, goma xantana), aditivos do tipo surfactantes, fibras (nylon, algodão e asbeto), além de polpas de papel e bolhas de gás. A redução de arraste usando aditivos poliméricos é um fenômeno que foi primeiramente reportado por Toms em 1948. O autor mostrou que a adição de pequenas quantidades de polímeros de alto peso molecular em um escoamento turbulento reduzia significativamente o fator de atrito. Desde então o fenômeno tem sido extensivamente estudado, devido aos grandes benefícios atingidos em aplicações práticas em diversas áreas da engenharia. O exemplo mais famoso até os dias atuais é o transporte de petróleo bruto na trans-Alaska Pipeline com 1300 quilômetros de extensão, onde adicionado aditivo polimérico na ordem de ppm obtém-se redução de arraste da ordem de 40%. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o fenômeno de redução do fator de atrito em escoamentos turbulentos em tubos por adição de polímeros flexíveis. Usa-se uma bancada com controle de vazão, pressão e temperatura. Os resultados são focados na análise da degradação mecânica dos polímeros e sua relação com a concentração, peso molecular e número de Reynolds.
The reduction of friction factor in turbulent flows, by additives injection, has been studied since the middle of the last century and has received wide scientific and industrial attention until now. Among the additives most used, polymers (Polyacrylamide, polyisobutylene, Xanthan Gum), surfactant additives, fiber (nylon, cotton and asbestos), besides of paper pulp and gas bubbles calls for attention. The drag reduction using polymeric additives is a phenomenon that was reported for first time by Toms (1948). The author showed that the addition of little quantities of high molar weight polymers in a turbulent flow, reduces the friction factor significantly. Since then the phenomenon has been widely studied, due to the big benefits achieved in practical applications in several engineering areas. The example most famous up to now is the transport of crude oil in the ”Trans-Alasca Pipe Line” with 1300 kilometers of length where adding polymeric additives in the range of ppm lead to approximately 30% of drag reduction. The present work has the objective of assessing the phenomenon of friction factor reduction in turbulent pipe flows with addition of flexible polymers. For this project, it used an experimental turbulent pipe flow apparatus with control of flow rate, pressure and temperature. The results are focused in analyze of mechanical degradation of the polymers and its relation with the concentration, molecular weight and Reynolds number. The results are shown in terms of the drag reduction parameter in function of the number of passes, in which the equivalent length due all passes made in the experimental plant is about 400 meters.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9773
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