TRANSPORTE DE ÓLEOS PESADOS MEDIANTE AQUECIMENTO POR VAPOR: UMA ABORDAGEM ANALÍTICA E NUMÉRICA.
Nome: LORENA ANDRADE DOS SANTOS
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 27/03/2018
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| DANIEL DA CUNHA RIBEIRO | Co-orientador |
| OLDRICH JOEL ROMERO | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| ANA LUIZA RESENDE PIRES | Examinador Externo |
| ANA PAULA MENEGUELO | Suplente Interno |
| DANIEL DA CUNHA RIBEIRO | Examinador Interno |
| OLDRICH JOEL ROMERO | Orientador |
| RENATO DO NASCIMENTO SIQUEIRA | Suplente Externo |
Páginas
Resumo: Dentre os inúmeros desafios que permeiam a cadeia produtiva de óleos pesados, a fase de transporte merece destaque. Em função de sua elevada viscosidade, os óleos pesados exibem resistência considerável ao escoamento, requisitando mecanismos auxiliares para viabilizar seu transporte mediante dutos. Nesta dissertação, é proposta uma configuração de tubos concêntricos, na qual vapor escoa pelo tubo interno (vaporduto) e óleo pelo espaço anular do oleoduto. São adotadas as abordagens analítica e numérica para investigação dos efeitos da inserção de vapor, geometria, isolamento térmico, qualidade do vapor e extensão do sistema nos seguintes parâmetros: temperatura, viscosidade e pressão do óleo, bem como fração mássica do vapor. Para a primeira abordagem, é empregado o modelo de resistências térmicas associado ao método 𝜖 NTU. Para a segunda, utiliza-se o software Ansys CFX em uma simulação tridimensional em regime permanente. Os desvios apresentados pela abordagem analítica são atribuídos à não incorporação dos efeitos de empuxo, convecção natural e turbulência do vapor, os quais contribuem para um aquecimento não-homogêneo do óleo. Resultados numéricos revelam que a inserção de vapor eleva a temperatura média do óleo em 1,2% e reduz sua viscosidade média e pressão inicial de fluxo em 8,7% e 24,2%, respectivamente. Uma redução de 24,6% na razão entre o raio do oleoduto e do vaporduto resulta em uma temperatura final do óleo 1,2% maior e viscosidade 4,7% menor. A presença do isolamento térmico reduz o fluxo de calor para o meio externo em 78,5%. A redução da qualidade do vapor em 30% causa um aumento da viscosidade média do óleo de 2,4%. Para sistemas mais extensos, a pressão inicial de fluxo requerida aumenta de forma significativa e o vapor úmido apresenta depósitos mais expressivos de líquido na porção inferior do acoplamento. O presente estudo fornece uma análise do acoplamento concêntrico entre vapor e óleo pesado sob diversas condições, explicitando as vantagens e desvantagens qualitativas de algumas estratégias. Em adição, propõe um modelo analítico capaz de prever a temperatura e viscosidade médias do óleo na saída, com desvios máximos de 1,3% e 15,6%, respectivamente, em relação à abordagem numérica.
