Parametric optimization of a supersonic Swirling separator. (2020)
- Authors:
- Autor USP: CAVALCANTE FILHO, JAIRO PAES - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PME
- Subjects: DIÓXIDO DE CARBONO; MECÂNICA DOS FLUÍDOS; GÁS NATURAL
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Separadores supersônicos de gás carbônico (CO2) constituem uma tecnologia relativamente nova que trata dois fatores-chave no processamento de gás natural: Em primeiro lugar, como ferramentas para a redução da emissão de gases de efeito estufa, removem eficientemente a maior parte do CO2 presente na composição do gás natural, notadamente quando sua concentração é elevada -- este é o caso em diversas unidades de produção nas camadas de pré-sal brasileiras; e em segundo lugar, devido ao formato compacto, é possível empregá-los em plataformas flutuantes de produção (Floating Production Storage and Offloading -- FPSOs). O objetivo deste projeto é optimizar o desempenho geral do separador, mantendo seu espaço ocupado original, permitindo mais volume para os processos de mudança de fase, ao atrasar a posição da onda de choque, bem como aumentando a intensidade do turbilhonamento (swirl). Graças à sua forte dependência da presença de ondas de choque, bem como da geometria do sistema, esta classe de aplicação pode beneficiar-se grandemente das técnicas da optimização paramétrica. Este é precisamente o raciocínio por trás da escolha do método adjunto, que, em princípio, serve aos dois propósitos. A este respeito, deve-se acrescentar que, apesar de a física dos processos supersônicos ter recebido significativa atenção na literatura, poucas referências consideram sua optimização para separadores supersônicos dotados de turbilhonamento. O separador aqui estudado possui dois componentes principais: um gerador estático que provoca o turbilhonamento (swirler), que é responsável pelo escoamento turbilhonar; e um bocal convergente-divergente, no qual ocorre a mudança de fase. Um eixo central sustenta o swirler e acopanha todo o comprimento do separador. Metano (CH4) é o fluido de trabalho, com comportamento de gásideal. Para este projeto, a ferramenta de código aberto SU2 (nos primeiros tempos significando Stanford University Unstructured) foi selecionada, o que traz a oportunidade para a Universidade de São Paulo (USP), de contribuir neste campo, e permite que comunidades ao redor do globo beneficiem-se da inovação provida neste trabalho. Uma primeira contribuição deste projeto na comunidade SU2 apareceu no release 6.20 do código, concernente à formulação do modo Adjunto Discreto e a escoamentos em bocal. Adjunto Contínuo, porém, foi usado neste projeto, devido a restrições de memória nos computadores do laboratório.
- Imprenta:
- Data da defesa: 20.03.2020
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ABNT
CAVALCANTE FILHO, Jairo Paes. Parametric optimization of a supersonic Swirling separator. 2020. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2020. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-14122020-131626/. Acesso em: 25 abr. 2024. -
APA
Cavalcante Filho, J. P. (2020). Parametric optimization of a supersonic Swirling separator. (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-14122020-131626/ -
NLM
Cavalcante Filho JP. Parametric optimization of a supersonic Swirling separator. [Internet]. 2020 ;[citado 2024 abr. 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-14122020-131626/ -
Vancouver
Cavalcante Filho JP. Parametric optimization of a supersonic Swirling separator. [Internet]. 2020 ;[citado 2024 abr. 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-14122020-131626/
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