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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Análise numérica de escoamento em vasos separadores verticais de compressores alternativos do tipo pistão
Authors: Fagner Patricio Lucas
First Advisor: Rudolf Huebner
First Referee: Guilherme de Souza Papini
Second Referee: Matheus Pereira Porto
Abstract: Os vasos separadores são fundamentais em unidades compressoras API-618, por removerem líquidos presentes no escoamento de gás e, assim, evitar a sua entrada no cilindro do compressor. Considerando-se que a realização de experimentos pode ser inviável, tanto em relação ao tempo, quanto em relação aos custos, a simulação computacional tem se mostrado como uma ferramenta útil para avaliação de vasos separadores. Portanto, o objetivo do presente estudo foi a simulação numérica do escoamento de ar e do escoamento bifásico de ar e gotas de água, em seis configurações de vasos separadores, considerando a influência do anel de suporte do eliminador de névoa em malha de fios (ENMF) e dos dispositivos de entrada. Para isso, foram desenvolvidos seis modelos geométricos em um programa de desenho assistido por computador e realizado o teste de convergência das malhas. A malha 2 com 1.115.883 nós foi a que apresentou menor tempo de processamento entre as malhas que convergiram, sendo a mesma usada em todas as simulações. Por sua vez, os resultados obtidos, para as simulações com escoamento de ar, indicaram melhores resultados para o vaso separador com o anel de suporte do ENMF e com o dispositivo de entrada proposto no presente trabalho. Este vaso apresentou uma maior redução da velocidade de entrada do ar (32 m.s-1 para 1,36 m.s-1), uma melhor uniformização do escoamento (coeficiente de variação igual a 0,18) e padrão de escoamento menos susceptível a quebra e reentrada de gotas no escoamento de ar. Já as simulações com escoamento bifásico, ar e gotas de água demonstraram uma menor influência do anel de suporte do ENMF para o vaso separador com o dispositivo de entrada proposto, em decorrência da melhor uniformização do escoamento dentro do vaso. Além disso, o padrão de escoamento das gotas, dentro do vaso com o dispositivo de entrada proposto, criaram condições mais favoráveis à separação das gotas no ENMF.
Abstract: The separator vessels are essential in reciprocating compressors units (API-618), for removing liquids from the gas flow and thus avoid their entry in the compressor cylinder. Considering that the experimental tests may be impractical, both in relation to the time as compared to the costs, the computational simulation has been shown as a useful tool for evaluation of separating vessels. Therefore, the objective of the present study was the numerical simulation of the air flow and water-air flow in six configurations of separator vessels, considering the influence of the wire mesh mist eliminator support ring (ENMF) and inlet devices. To this end, six geometric models were developed in a computer assisted design program and the mesh convergence test was performed. The mesh 2 with 1,115,883 nodes was the one that offered the shortest processing time among the meshes that converged, being the same one used in all simulations. On the other hand, the results obtained for the simulations with air flow indicated better results for the separating vessel with the support ring and with the inlet device proposed in the present work. This vessel showed a greater reduction of air inlet velocity (32 m.s-1 to 1.36 m.s-1), better flow uniformity (coefficient of variation equal to 0.18) and flow pattern less susceptible to breakup and re-entrainment of droplets in the air flow. The simulations with air flow and water droplets flow showed a lower influence of the support ring to the separator vessel with the proposed inlet device, due to the better uniformity of the flow inside the vessel. In addition, the flow pattern of the droplets, inside the vessel with the proposed input device, created conditions more favorable to the separation of the droplets in the ENMF.
Subject: Escoamento bifásico
Análise numérica
Engenharia mecânica
Compressores
Escoamento
Dinâmica dos fluidos
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AY7FNE
Issue Date: 19-Apr-2018
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