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Simulação computacional de escoamentos verticais ascendentes gás-líquido no padrão disperso com transferência de calor

In this work a study was carried out on gas-liquid vertical upwards two-phase flows, considering the homogeneous flow hypothesis on dispersed bubble pattern. The primary objective is to verify the influence that an external heat source produces on the flow. In this way, a numerical model for solving...

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Autor principal:	Hagemeyer, Luis Guilherme
Formato:	Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:	Simulação (Computadores) Escoamento bifásico Gás - Escoamento Meios de transferência de calor Computer simulation Two-phase flow Gas flow Heat-transfer media CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16410
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id	riut-1-16410
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spelling	riut-1-164102020-11-19T19:56:55Z Simulação computacional de escoamentos verticais ascendentes gás-líquido no padrão disperso com transferência de calor Computational simulation of gas-liquid upward vertical flows in the dispersed pattern with heat transfer Hagemeyer, Luis Guilherme Lima, Luiz Eduardo Melo Lima, Luiz Eduardo Melo Behainne, Jhon Jairo Ramirez Alves, Thiago Antonini Simulação (Computadores) Escoamento bifásico Gás - Escoamento Meios de transferência de calor Computer simulation Two-phase flow Gas flow Heat-transfer media CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA In this work a study was carried out on gas-liquid vertical upwards two-phase flows, considering the homogeneous flow hypothesis on dispersed bubble pattern. The primary objective is to verify the influence that an external heat source produces on the flow. In this way, a numerical model for solving the energy conservation equation by the Runge-Kutta method, executed in a computer code written in MATLAB®, is proposed. However, to solve this model, it is also necessary to solve the hydrodynamic model by the conservation equations of mass and momentum. Thus, a simplified model for solving the homogeneous flow, also numerically, is presented first. The results of this model are represented in terms of the pressure gradient and then compared with data in the literature. Then the resolution of the heat transfer model is coupled to the hydrodynamic, and the results are obtained for four heat flux values: 10 kW/m², 100 kW/m², 250 kW/m², and 400 kW/m². In this analysis, the pressures and fractions of the phases are compared with each other, as well as with the hydrodynamic isothermal model. It has been found that the phase fraction is more affected by the temperature difference than the pressure. Finally, the mixing and wall temperatures were analyzed, showing how and when the two-phase flow differs from the single phase. Neste trabalho foi realizado um estudo sobre escoamentos bifásicos gás-líquido ascendentes verticais, considerando a hipótese de escoamento homogêneo no padrão disperso. O objetivo primário é verificar a influência que uma fonte de calor externa produz no escoamento. Desta forma, é proposto um modelo numérico para resolução da equação de conservação da energia pelo método de Runge-Kutta, executado em um código computacional escrito em MATLAB®. Entretanto, para a resolução deste modelo, é necessário resolver também o modelo hidrodinâmico pelas equações de conservação da massa e do momentum. Assim, primeiramente é apresentado um modelo simplificado para a resolução do escoamento homogêneo, também de forma numérica. Os resultados deste modelo são representados em termos do gradiente de pressão e, em seguida, comparados com dados existentes na literatura. Então, a resolução do modelo de transferência de calor é acoplada ao hidrodinâmico, e os resultados são obtidos para quatro valores de fluxo térmico: 10 kW/m², 100 kW/m², 250 kW/m² e 400 kW/m². Nesta análise, as pressões e as frações das fases são comparadas entre si, bem como com o modelo isotérmico hidrodinâmico. Verificou-se que a fração de fase é mais afetada pela diferença de temperatura do que a pressão. Por fim, foram analisadas as temperaturas de mistura e de parede, apresentando-se como e quando o escoamento bifásico se distingue do monofásico. 2020-11-19T19:56:54Z 2020-11-19T19:56:54Z 2018-12-04 bachelorThesis HAGEMEYER, Luis Guilherme. Simulação computacional de escoamentos verticais ascendentes gás-líquido no padrão disperso com transferência de calor. 2018. 54 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2018. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16410 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Ponta Grossa Brasil Departamento Acadêmico de Mecânica Engenharia Mecânica UTFPR
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description	In this work a study was carried out on gas-liquid vertical upwards two-phase flows, considering the homogeneous flow hypothesis on dispersed bubble pattern. The primary objective is to verify the influence that an external heat source produces on the flow. In this way, a numerical model for solving the energy conservation equation by the Runge-Kutta method, executed in a computer code written in MATLAB®, is proposed. However, to solve this model, it is also necessary to solve the hydrodynamic model by the conservation equations of mass and momentum. Thus, a simplified model for solving the homogeneous flow, also numerically, is presented first. The results of this model are represented in terms of the pressure gradient and then compared with data in the literature. Then the resolution of the heat transfer model is coupled to the hydrodynamic, and the results are obtained for four heat flux values: 10 kW/m², 100 kW/m², 250 kW/m², and 400 kW/m². In this analysis, the pressures and fractions of the phases are compared with each other, as well as with the hydrodynamic isothermal model. It has been found that the phase fraction is more affected by the temperature difference than the pressure. Finally, the mixing and wall temperatures were analyzed, showing how and when the two-phase flow differs from the single phase.
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