Study of the Taylor-type multiphase bubble flow in ducts and curved connections.

Neste trabalho apresenta-se um estudo teórico transiente para predizer o comportamento do escoamento bifásico (gás e óleo) tipo bolha de Taylor em dutos horizontais, verticais e curvados. O modelo considera os efeitos de tensão superficial, gravidade e forças viscosas. Simulações usando o software CFX para investigar as características hidrodinâmicas da interação entre bolhas de Taylor e o líquido foram realizadas. O padrão de escoamento foi do tipo slug com regime de escoamento laminar para o gás e para o líquido. Resultados das distribuições de velocidade, pressão e fração de vazios são apresentados e os efeitos do tempo de injeção do gás (0,02; 0,1; 0,5 e 1,0 s), o diâmetro (3,0; 6,0; 1,2 e 2,4 mm) e curvatura do duto, velocidade (0,05 e 0,1 m/s) e viscosidade do petróleo (0,5; 1,5; 2,5 e 5,0 Pa.s), na formação e comprimento da bolha são analisados. Verificou-se que o tempo de injeção afeta consideravelmente na formação e comprimento da bolha de Taylor e que as forças viscosas e gravitacionais são muito importantes quando comparadas com as forças de tensão superficial.In this work a transient theoretical study is presented to predict the behavior of the two-phase flow (gas and oil) type Taylor bubble in horizontal, vertical and curved pipes. The model considers the effect of the surface tension, gravity and viscous forces. Simulations using software CFX to investigate the hydrodynamic characteristics of the interaction between Taylor bubbles and liquid were made. The slug standard flow is laminar regime for the gas and liquid phases. Results of the velocity, pressure and volume fraction distribution are presented and the effect of the gas injection time (0,02; 0.1; 0.5 and 1.0 s), pipe diameter (3.0; 6.0; 1.2 and 2.4 mm) and curve of the pipe, velocity (0.05 and 0.1 m/s) and viscosity (0.5; 1.5; 2.5 and 5.0 Pa.s), of the oil in the shape and length of the bubble are analyzed. It was verified that the injection time considerably affects in the formation and length of the Taylor bubble and that gravitational and viscous forces are very important when are compared with the superficial tension forces.CNP