Flujo multifasico a traves de tuberias

República Bolivariana De Venezuela

Ministerio del poder Popular Para La Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la FANB

Núcleo Monagas[pic 1][pic 2]

Flujo multifasico a través de Tuberías

Profesora:                                        Bachilleres:

Ing. Yanitza Maracay                        Moisés López        CI: 2566114        

                                                ING. Gas 8° semestre sección 01

Aragua de Maturín, Abril 2020

Examen

1. Patrones de flujo Horizontal:

• Flujo estratificado: Este flujo por sus abreviaturas "St", describe el flujo cuando las tasas de gas y de líquido son relativamente bajas y las dos fases son separadas por el efecto de la fuerza gravitacional, donde la fase liquida fluye por el efecto de la gravedad al fondo de la tubería y el gas debido a su diferencia de densidades y a la dinámica de las partículas fluyen en la en el tope de la tubería. Dependiendo de cómo circule los fluidos dentro de la tubería este patrón se subdivide en:
• En Stratified Smooth "SS" que se caracteriza por un flujo en donde la interface gas-liquido es lisa

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• Stratified Wavy (SW) que se caracteriza por un flujo en donde las interfaces forman ondas estables. este patrón se da a tasas relativamente altas.

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• Flujo intermitente (flujo tapón y flujo de burbuja alargada): Abreviado como "I", este patrón describe el flujo alternado de gas y líquido, plugs o slugs de líquido, los cuales llenan el área transversal de la tubería, son separados por bolsillos de gas, los cuales tienen una capa liquida estratificada fluyendo en el fondo de la tubería. Este mecanismo de flujo es el rápido movimiento de un tapón de líquido ignorando el lento movimiento de la película de líquido a la cabeza del tampón.

        El líquido en el cuerpo del tapón podría ser aireado por pequeñas burbujas las cuales son concentradas en el frente del tapón y al tope de la tubería. el patrón intermitente de flujo es dividido por patrones de flujo Slug (SL) y de burbuja (EB). el comportamiento de flujo, y es por eso, generalmente, ninguna distinción se realiza entre ellos.

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• Flujo anular: por su siga (A) es un flujo anular que ocurre a muy elevadas tasas de flujo de gas. donde la fase gaseosa fluye en centro de la velocidad, la cual podría contener gotas de líquido arrastradas. El líquido en este tipo de flujo fluye como una delgada película alrededor de las paredes de la tubería. la película al fondo es generalmente gruesa, mientras la película que fluye en la parte superior es delgada, esto dependiendo de las tasas de flujo gas líquido. a las tasas bajas de flujo, la mayoría de líquido fluye en el fondo de la tubería, mientras las ondas inestables aireadas son barridas alrededor de la periferia de la tubería y moja ocasionalmente la parte superior de la tubería. Este lujo ocurre en los límites de transición entre los flujos Stratified Way, Slug y Anular.

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• Burbujas dispersas: A muy tasa altas de flujo de fluido, la fase liquida es la fase continua y la gaseosa la fase dispersa con burbujas discretas. La transición a este patrón de flujo es definida por la condición donde burbujas son primero suspendidas en el líquido, ol cuando burbujas alargadas, las cuales tocan el tope de la tubería. A tasas mayores de líquidos, las burbujas de gas son más uniformes y dispersas en el área transversal de la tubería. En este tipo de flujo debido a las altas velocidades que se desarrolla los fluidos se movilizan a la misma velocidad y es considerado homogéneo.

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2. Patrones de Flujo Vertical: En este tipo de patrón debido al tipo de inclinación, el patrón estratificado desaparece y en este caso entran nuevos tipos de patrones como lo es el Churn Flow. Generalmente los patrones de flujo son más simétricos alrededor de la dirección axial y dominados por el efecto de la gravedad. Los patrones de flujo existentes son Flujo de burbuja (bubbly Flow y flujo de burbuja disperso), Slug Flow, Churn Flow, Flujo Anular.

• Flujo Burbuja: Este patrón es similar el caso de la parte horizontal aquí la fase dispersa es el gas el cual fluye de manera homogénea a través de la sección transversal de la tubería. Este patrón se subdivide en:
• Flujo Bubbly: que se caracteriza por un flujo a tasas relativamente bajas y porque existe un deslizamiento entre las fases liquido-gas.
• Flujo de Burbuja Dispersa: Se caracteriza por un flujo que se genera a alas tasas de líquido, el cual arrastra a las burbujas de gas de tal manera que o exista un deslizamiento entre las fases.

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• Flujo Slug (Tapón "SI"): Este patrón de flujo se caracteriza por el flujo de bolsillos de gas (en forma de una gran bala) en forma simétrica denominada Taylor bubble con un diámetro igual al del diámetro de la tubería. Este flujo consiste en unas capsulas sucesivas de gas separadas por tapones de líquidos. En contracorriente fluye una película liquida entre la tubería la cual penetra el siguiente tapón de líquido creando una zona mezcla aireada por pequeñas burbujas de gas.

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• Flujo Churn (Transición "Ch"): Este patrón de flujo se caracteriza por un movimiento oscilatorios, Los limites no están claro entre las fases, ocurre a mayores tasas de flujo de gas, donde el tapón de líquido en la tubería llega a ser corto y espumoso.

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• Flujo Anular (Neblina "An"): Este flujo se caracteriza por un flujo central de gas y la película que se ubica en las paredes de la tubería es uniforme y se mueve más lento que la fase gaseosa la cual arrastra pequeñas gotas liquidas. La interface es altamente ondeada, generando un alto esfuerzo de corte interracial, el flujo vertical corriente abajo. Este patrón también se da a tasas bajas de flujo en forma de "Falling Flim".  Este flujo es similar al que ocurre en el flujo horizontal con la diferencia de que la burbuja Taylor es inestable y se localiza excéntricamente al eje de la tubería. Esta también podría bajar o subir dependiendo las tasas relativas de flujo de las fases.

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3. Clasificación de las correlaciones de flujo en tuberías

Existen correlaciones que pueden predecir el gradiente de presión en las tuberías, las cuales se clasifican en tres tipos; los cuales se describirán a continuación:

1. Tipo A: Esta considera que no existe un desplazamiento entre las fases y no establecen un patrón de flujo que las describan. Entre las correlaciones se pueden mencionar, las siguientes: Poettman y Carpenter, Baxendell y Tomas y Fancher y Brown.
2. Tipo B: Este si considera que existe un desplazamiento entre las fases, pero igualmente que en la anterior no describe un patrón de flujo, en este tipo se puede mencionar a Hagedorn y Brown.
3. Tipo C: Ese tipo considera que existe desplazamiento entre las fases y los patrones de flujo, algunas de las que los describen son; Dun y Ros, Orkiszweski, Aziz y colaboradores y Beggs y Brill.

Descripción de la correlación Tipo B el caso de Hagedon y Brown

Estos desarrollaron una correlación que se desarrolla bajo una amplia gama de condiciones. Los aspectos principales de dicha correlación son:

1. La ecuación de gradiente presión incluye un término de energía cinética y considera que existe desplazamiento entre las fases.
2. Como se mencionó con antelación esta correlación no considera patrones de flujo.
3. El factor de fricción para flujo bifásico se calcula utilizando el diagrama de Moody.
4. La viscosidad liquida tiene un efecto importante en las perdidas de presión que ocurren en el flujo bifásico.
5. El factor de entrampamiento liquido o fracción de volumen de la tubería ocupado por el líquido es función de cuatro números adimensionales

1. Viscosidad Liquida
2. Numero de velocidad del gas.
3. Numero de diámetro de la tubería
4. Número de la viscosidad liquida.

Según los autores el gradiente de presión se estima mediante la siguiente formula:

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