4-Escoamento Multifásico - Conceitos e Correlações 1

Engenharia de Petrleo Engenharia de Petrleo

Universidade Federal de Campina Grande

Centro de Cincias e Tecnologia

Unidade Acadmica de Engenharia Mecnica

Curso de Engenharia de Petrleo

Escoamento Multifsico Disciplina do Curso de Engenharia de Petrleo

Enivaldo Santos Barbosa Professor Ministrante da Disciplina

Email: [email protected]

Professor Ministrante: Enivaldo Santos Barbosa Disciplina: Escoamento Multifsico

Engenharia de Petrleo Engenharia de Petrleo Professor Ministrante: Enivaldo Santos Barbosa Disciplina: Escoamento Multifsico

Lift - elevao:

Caractersticas visuais dos padres de escoamento encontrados no escoamento vertical ascendente de ar e gua: (a) bolhas; (b) capa esfrica; (c) golfadas; (d) golfadas instveis; (e) semianular e (f) anular.


CORRELAES DE ESCOAMENTO MULTIFSICO

Figura: Escoamento Estratificado Ondulado com bolhas (escoamento gua-leo)


Beggs & Brill [2]

acatrgravtotal dL

dp

dL

dp

dL

dp

dL

dp

coss

grav c

gdp

dL g

2

2

tp n m

atr c

f vdp

dL g d

s m sg

ac c

v vdp dp

dL g p dL

k

atrgrav

total E

dL

dp

dL

dp

dL

dp

1

pg

vvE

c

sGmsk

A equao geral do gradiente de presso em um tubo operando em condies permanentes, dada por:

elevao

frico

acelerao

sendo que a energia cintica adimensional, definida por

O gradiente de presso representa a perda de presso por unidade de comprimento do duto


A perda por frico ocorre devido ao contato do

fluido com as paredes da tubulao no qual

corresponde de 5 a 20% da perda total de presso em

dutos verticais e inclinados;

Alm das caractersticas do fluido, a perda por

frico funo do dimetro e rugosidade da

tubulao;

frico


O gradiente devido a elevao equivale ao peso da

coluna hidrosttica do fluido dentro da tubulao.

Normalmente responsvel por 80 a 85% da perda

de carga total da tubulaes verticais;

elevao


A perda por acelerao, ocorre quando os fluidos

variam de velocidade no interior da tubulao,

normalmente desprezvel tornando-se importante

em escoamento de fluidos compressveis com

presso relativamente baixas.

acelerao


Beggs & Brill

GLLLs HH )](1[)(

Holdup definido como a razo entre o volume de um segmento de duto ocupado por lquido e o volume do segmento de duto (0 1).

)0()( LL HH

Holdup em um duto horizontal

Fator de correo para inclinao

HL(0) = f(padro de escoamento, ...)

O clculo do HL (liquid holdup) para os padres de escoamento.


Beggs & Brill

302,0

1 316 LL

4684,2

2 0009252,0 LL

4516,1

3 10,0 LL 738,6

4 5,0 LL

sGsL

sLL

vv

v

gd

vN mFr

2

A

Bqv o

STD

LsL A

Bqv

g

STD

G

sG

Determinar o padro de escoamento!

Mapa de Padro de Escoamento

A estimativa para o regime de escoamento para um tubo horizontal

depende das seguintes variveis:

Nmero de Froude:


Beggs & Brill


Beggs & Brill

a b c

Segregado 0,98 0,4846 0,0868

Intermitente 0,845 0,5351 0,0173

Distribudo 1,065 0,5824 0,0609

e f g h

Segregado ascendente 0,011 -3,768 3,539 -1,614

Intermitente ascendente 2,96 0,305 -0,4473 0,0978

Distribudo ascendente Sem correo C=0, =1 e HL f()

Todos descendente 4,70 -0,3692 0,1244 -0,5056

c

Fr

b

LL

N

aH

)0(

)8,1(333,0)8,1(1 3 sensenC

)ln()1(h

Fr

g

Lv

f

LL NNeC


Beggs & Brill

n

TPnTP

f

fff

2

Re

Re

8215,3)log(5223,4log2

1

N

Nfn

O fator de frico com escorregamento (ftp) tambm pode

ser escrito da forma:

O parmetro fn obtido atravs do diagrama de Moody

(considerando tubo liso) dado por:


n

mn dvN

Re

GLLLn )1(

GLLLn )1(

E o nmero de Reynolds expresso por:

em que temos

Beggs & Brill


Beggs & Brill

S

n

TP ef

f

42 )ln(01853,0)ln(8725,0)ln(182,30523,0

)ln(

yyy

yS

2)(

L

L

Hy

A razo ftp/fn calculado por:

onde

e


Deve-se atentar que o valor de s se torna descontnuo no

intervalo 1


Clculo do perfil de temperatura

xx A

L

xe

A

L

eiieei esenAgeTTLsengTT 1

dU

wcA

p

x

Para o clculo do perfil de temperatura no poo e

linhas, optou-se pelo uso da equao proposta por Alves, I. N. :

em que

Ti = temperatura inicial do fluido [F];

Tei = temperatura inicial do meio [F];

w = vazo mssica


Propriedades dos Fluidos

o

sGoo

B

R

615,5

0764,04,350

zT

p GG

70,2

woL

BSWBSW

1001001

O clculo da massa especfica dos fluido pode ser feito por:


Propriedades dos Fluidos

110 xOD

163,1 yTxAPIy 02023,00324,310

B

ODo A

515,0)100(715,10 sRA

338,015044,5 sRB

E o clculo da viscosidade do leo pode ser feito por:

em que

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