Desenvolvimento de um modelo bifásico para a predição da formação de coque em tubos de fornos de petróleo

• Processo: 10/50018-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de março de 2011 - 31 de maio de 2013
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: José Roberto Nunhez
• Beneficiário: José Roberto Nunhez
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Dinâmica dos fluidos computacional Petróleo Fluxo dos fluidos Método dos volumes finitos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fluidodinamica Computacional | Formacao De Coque | Fornos De Petroleo | Metodo Dos Volumes Finitos | Modelo Bifasico | Software Gratuito

Resumo

Processos que envolvem escoamentos de fluidos no interior de dutos estão presentes em muitas aplicações industriais, principalmente no transporte de fluidos entre as operações desses processos. Um típico problema que ocorre em tubos de fornos de campanha usados no aquecimento do petróleo em refinarias é a formação de coque durante o craqueamento térmico que ocorre dentro destes tubos. Uma vez que as leis físicas que regem os fenômenos envolvidos na maioria dos escoamentos são expressões diferenciais parciais não lineares, a solução analítica das equações que os modelam é ainda desconhecida. Assim, o objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo numérico bifásico para o escoamento turbulento no interior dos tubos e desta maneira prever condições operacionais que reduzam a formação de coque. Para simular o comportamento do petróleo, será proposta uma rede cinética para a reação de craqueamento. A predição da formação do coque usará um modelo termodinâmico de equilíbrio de fases, indicando as condições operacionais que minimizem essa formação. Neste trabalho pretende-se usar o software OpenFOAM que consiste de um pacote gratuito implementado em linguagem C++ para estudos de problemas em Fluidodinâmica Computacional. O software por ser código aberto permite que sejam incluídas novas rotinas aumentando as possibilidades de utilização do mesmo na resolução de problemas na área de CFD. Resultados de simulações de escoamento em tubo utilizando o OpenFOAM são apresentados na seção 5. Este trabalho será uma continuação dos trabalhos realizados por Mercadoet al (2001), no qual foi desenvolvido um modelo monofásico com troca térmica para escoamentos em dutos cilíndricos, e Souza et al (2005), que além de criarem um modelo fluidodinâmico, propuseram o uso de um diagrama ternário na predição da formação de coque nesses tubos. (AU)