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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2000.tde-30032001-133215
Documento
Autor
Nome completo
Celso Yukio Nakashima
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2000
Orientador
Banca examinadora
Oliveira Junior, Silvio de (Presidente)
Caetano Filho, Elisio
Tavares, Miriam Rocchi
Título em português
Modelo de comportamento termodinâmico de uma bomba multifásica do tipo duplo parafuso.
Palavras-chave em português
bomba de duplo parafuso
bomba multifásica
gás-líquido
modelo termodinâmico
Resumo em português
Esse trabalho apresenta um modelo termodinâmico de uma bomba multifásica do tipo duplo parafuso. Para uma dada condição de operação, o modelo calcula a potência consumida, as condições do fluido na descarga e o perfil de pressão ao longo da bomba. Ao invés de simular diretamente o escoamento dentro da bomba, simulou-se os processos que ocorrem dentro das suas câmaras. Para tanto, dividiu-se o processo de bombeamento multifásico em uma seqüência de processos simples, facilitando-se a construção do modelo no simulador de processos Hysys.Process v2.1. Os resultados de potência e temperatura de descarga obtidos com a simulação mostram uma boa concordância com valores experimentais, principalmente para FVG’s baixos. Para FVG’s elevados, o modelo passa a superestimar a potência consumida indicando que as fendas, nesses casos, já não se encontram totalmente preenchidas com líqüido. Dos resultados obtidos para o refluxo, conclui-se que, das equações sugeridas na literatura, aquelas para escoamento turbulento liso são mais adequadas para os números de Reynolds envolvidos. O perfil de pressão e a vazão de refluxo quando o escoamento é multifásico aproxima-se qualitativamente das medições experimentais. Estudou-se a influência de diversos parâmetros na eficiência exergética da bomba. Os resultados mostram que a otimização da eficiência depende das condições de operação da bomba: FVG, tipo de líqüido, diferença de pressão, entre outros.
Título em inglês
Thermodynamic model of a twin-screw multiphase pump.
Palavras-chave em inglês
liquid-gas
multiphase pump
thermodynamic model
twin-screw pump
Resumo em inglês
The goal of this project was to develop a thermodynamic model of a twin-screw multiphase pump. With given operation conditions the model can determine the absorbed power, discharge conditions and the pressure profile along the screw. An alternative approach was suggested to overcome the complex flow problem and the processes inside the pump were simulated instead of direct simulation of the flow. For this purpose, the multiphase pumping process was divided in a sequence of simple processes so the model could be developed in an easier way. The power and temperature values calculated by the model are in good agreement with experimental data, mainly when the gas fraction is low. With higher gas fractions, the model overestimates the absorbed power indicating that screw gaps are not completely filled with liquid anymore. Concerning about the backflow rate, the results show that the equations for turbulent flow in smooth ducts fits better the Reynolds number range in the gaps. The pressure profile and backflow rate for multiphase flow agree qualitatively with experimental results. The influence of several parameters in the exergetic eficiency of the pump were analysed and results show that the efficiency optimization depends on pump operation conditions: gas fraction, liquid type, pressure difference and others.
 
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Tese_Mestrado.pdf (701.64 Kbytes)
Data de Publicação
2001-03-30
 
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