Tese: Medição do Campo Instantâneo de Velocidade do Líquido no Escoamento Bifásico Intermitente em Tubos Horizontais e Inclinados
Aluno(a) : Roberto da Fonseca JuniorOrientador(a): Luis Fernando Azevedo
Área de Concentração: Termociências
Data: 03/09/2009
Link para tese/dissertação: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=15406@1
Resumo: No presente trabalho foi realizado um estudo experimental sobre escoamento bifásico em regime intermitente através de tubos horizontais e de pequena inclinação. O estudo foi direcionado para a determinação dos campos de velocidade instantâneos nas regiões a montante do nariz, a jusante da cauda das bolhas de gás, assim como na regiío do filme de líquido sob as bolhas. Para isso foi implementada uma combinação de três técnicas ópticas nío invasivas. Velocimetria por Imagem de Partículas bi-dimensional (Particle Image Velocimetry – PIV) foi utilizada para determinar os campos de velocidade instantâneos nas regiões de interesse em um plano meridional do tubo, enquanto luz de fundo pulsada e sincronizada proveniente de uma matriz de LED’s vermelhos iluminava os contornos das bolhas aumentando o contraste das interfaces líquido-gás (Pulsed Shadow Technique – PST). Uma técnica baseada na fluorescência induzida por laser foi utilizada (Laser Induced Fluorescence - LIF) para separar a luz verde intensa proveniente do laser associado à técnica PIV espalhada pelas interfaces gás-líquido, da luz muito menos intensa espalhada pelas partículas traçadoras dispersas no líquido. Nesta técnica, partículas traçadoras impregnadas de tinta fluorescente (Rodamina B) sío utilizadas junto com um filtro óptico passa-alta posicionado em frente à câmera digital. O filtro barra a luz verde espalhada pelas interfaces deixando passar somente a luz vermelha proveniente das partículas fluorescentes, possibilitando, desta forma, o registro simultâneo do deslocamento das partículas traçadoras e da forma da bolha. Os testes foram conduzidos em seção transparente tendo água e ar como fluidos de trabalho. Os campos de velocidade instantâneos foram obtidos para condições de escoamento correspondendo a números de Froude relativamente baixos onde os pistões de líquido apresentavam-se levemente aerados, de modo a facilitar a utilização da técnica óptica. Os resultados obtidos revelaram informações detalhadas sobre o escoamento de líquido na vizinhança da bolha de gás que contribuem para um melhor entendimento dos fenômenos físicos envolvidos no escoamento intermitente, além de fornecerem resultados para validação de códigos computacionais usados para simular este padrío de escoamento. O trabalho realizado também produziu resultados estatísticos relacionados às principais variáveis globais do escoamento como, a velocidade e os comprimentos da bolhas e pistões de líquido, além da frequência de passagem desta estruturas do escoamento. Os resultados apresentaram boa concordância com dados disponíveis na literatura.