Estudo numérico e experimental do escoamento bifásico transiente em placas de orifício

Abstract

Escoamentos multifásicos são amplamente encontrados em diversos setores industriais. A presença de mais de uma fase aumenta significativamente a complexidade de medição e monitoramento de grandezas relevantes. Em escoamentos gás-líquido é comum utilizar medidores de pressão diferencial como parte dos sistemas para medição de vazão, especialmente na indústria de óleo e gás. Uma pesquisa vem sendo desenvolvida no Laboratório de Simulação Numérica em Mecânica dos Fluidos e Transferência de Calor, a qual tem como foco o estudo, a partir de métodos numéricos e experimentais, do escoamento gás-líquido na condição de gás úmido em medidores de vazão do tipo placa de orifício. Este projeto de iniciação científica se insere nesta linha de pesquisa, tendo o objetivo de auxiliar em todos os aspectos relacionados às atividades experimentais, o que envolveu a participação no processo de montagem da bancada experimental, o desenvolvimento de sistemas para monitoramento e aquisição e análise de dados. Dois sistemas de aquisição foram desenvolvidos, um utilizando a plataforma Arduino e um segundo utilizando dispositivo próprio de aquisição de dados, para o qual foi desenvolvido um projeto em LabVIEW. Devido à pandemia de Coronavírus, este último sistema não pôde ser testado na bancada experimental. Com o sistema em Arduino, foram realizados testes preliminares que revelaram a influência da vazão de gás e da fração de líquido tanto na média do diferencial de pressão provocado pela placa de orifício quanto no desvio padrão do sinal de pressão diferencial. Também foram obtidas, com uma câmera rápida, imagens do escoamento, a partir das quais foi desenvolvido um código em linguagem de programação Python para identificação da altura de filme de líquido. Este resultado pode contribuir para a validação dos modelos de CFD que estão sendo desenvolvidos. A ênfase no processamento de imagens foi dada também em virtude da pandemia, que impossibilitou a continuidade dos trabalhos experimentais.