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Modelagem e simulação de uma bomba multifásica de duplo parafuso com recirculação interna.

Ramirez Duque, Jose Luis Gerardo

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica 2016-09-09

Acesso online. A biblioteca também possui exemplares impressos.

  • Título:
    Modelagem e simulação de uma bomba multifásica de duplo parafuso com recirculação interna.
  • Autor: Ramirez Duque, Jose Luis Gerardo
  • Orientador: Oliveira Junior, Silvio de
  • Assuntos: Abertura Da Câmara De Descarga; Bomba De Duplo Parafuso; Bomba Multifásica; Transferência De Calor; Expansão Térmica; Modelo Termo-Hidráulico; Recirculação; Thermo-Hydraulic Model; Thermal Expansion; Recirculation; Multiphase Pump; Heat Transfer; Discharge Chamber Opening; Twin Screw Pump
  • Notas: Tese (Doutorado)
  • Notas Locais: Programa Engenharia Mecânica
  • Descrição: As crescentes exigências sobre o desempenho de sistemas de bombeamento multifásico combinadas aos aspectos relacionados com a maior disponibilidade operacional desses sistemas, bem como as futuras condições de funcionamento atingindo pressões perto de 150 bar, destacam a importância de desenvolver modelos matemáticos precisos para prever o comportamento do desempenho nestes equipamentos. Nesta tese foi aperfeiçoado o modelo termo-hidráulico de uma bomba multifásica de tipo duplo parafuso desenvolvido por Nakashima (2005) e foram incluídos os efeitos da abertura gradual da última câmara, recirculação de líquido entre a sucção e descarga, transferência de calor através do liner e expansão térmica. Uma vez fornecidos os dados geométricos da bomba e as suas condições de operação, é possível calcular os parâmetros de desempenho mais importantes, como: eficiência volumétrica, vazão de sucção e refluxo, potência consumida e distribuição de pressão e temperatura. As equações implementadas foram desenvolvidas a partir dos balanços de massa e energia nas câmaras, tendo em conta a geometria da bomba e a variação das fendas durante sua operação. As rotinas e métodos necessários para a sua solução numérica foram implementadas utilizando programação orientada a objetos (C++). Os resultados fornecidos pelo modelo aperfeiçoado foram comparados com dados experimentais da literatura e uma boa concordância foi encontrada na faixa de até 95 % FVG, nos casos estudados, para bombas com e sem tecnologia de recirculação. Devido à complexidade dos fenômenos físicos envolvidos durante a operação da bomba, o impacto de cada um dos efeitos incorporados nos cálculos do modelo foi avaliado e discutido individualmente. Assim, foi demonstrada a grande influencia da recirculação, da abertura gradual da câmara de descarga e da expansão térmica nos cálculos dos parâmetros de operação mais importantes da bomba. Além disso, a transferência de calor pode ser considerada desprezível, já que seu valor é baixo quando comparado com a potência fornecida pela bomba e, portanto, não influencia os balanços de energia que determinam os estados termodinâmicos das câmaras. No entanto, esse efeito é necessário para calcular a distribuição de temperatura da bomba e a expansão térmica nos parafusos e no liner.
  • DOI: 10.11606/T.3.2016.tde-09122016-104642
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica
  • Data de criação/publicação: 2016-09-09
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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