Tese: Transferência de Calor em Escoamento Laminar de Materiais Viscoplásticos através de Espaços Anulares
Aluno(a) : Edson José SoaresOrientador(a): Mônica Naccache e Paulo R. de Souza Mendes
Área de Concentração: Termociências
Data: 04/02/1999
Link para tese/dissertação: http://www.maxwell.lambda.ele.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=2518@1
Resumo: Existem muitas indústrias que usam em seus processos materiais viscoplásticos. Esses tipos de materiais possuem propriedades fortemente dependents da temperatura. Devido ao fato de seus escoamentos geralmente nío serem isotérmicos, informações sobre o processo de transferência de calor é extremamente necessária para um bom entendimento e aperfeiçoamento das operações. Neste trabalho é estudado o problema da transferência de calor, em escoamentos laminares de fluidos viscoplásticos através de geometries anulares, sendo analisadas as regiões de entrada e desenvolvida, para similar o processo de perfuração de poção de petróleo. Os fluidos de perfuração sío tipicamente suspensões concentradas e por consequência de natureza altamente nío newtoniana. Tais fluidos devem possuir densidade correta para manter a integridade física dos poção e evitar produção premature de hidrocarbonetos. Além disso, suas propriedades reológicas devem garantir a capacidade de arraste das partículas sólidas geradas durante o processo de perfuração, com o mínimo de potência de bombeamento. Tais particularidades requerem fluidos com baixas viscosidades a altas taxas de cisalhamento, que ocorrem em regiões próximas à parede, e altas viscosidades nas regiões onde as taxas de deformação sío baixas, próximas aos cascalhos. Os fluidos viscoplásticos apresentam este comportamento. Portanto, o sucesso do processo de extração do petróleo depende de um grande conhecimento e controle das propriedades reológicas dos fluidos de perfuração, que sío fortemente dependents da temperatura. Dessa forma, a determinação do campo de temperatures e coeficientes de troca de calor no escoamento sío de grande importância. O escoamento analisado é laminar e o comportamento do material é modelado como Fluido Newtoniano Generalizado, com a função viscosidade descrita pela equação de Herschel-Bulkley. As equações de conservação sío resolvidas numericamente via o método de volumes finites. Sío investigados os efeitos da tensío limite de escoamento, índice power-law, razío de aspecto e dos números adimensionais de Reynolds e de Peclet no coeficiente de troca de calor. É também mostrado queo comprimento de entrada decresce a medida que o material se afasta do comportamento Newtoniano.