Queda de pressão bifásica
Na análise prática de sistemas de tubulação, a quantidade mais importante é a perda de pressão devido a efeitos viscosos ao longo do comprimento do sistema, bem como perdas de pressão adicionais decorrentes de outros equipamentos tecnológicos como válvulas, cotovelos, entradas de tubulação, conexões e T .
Ao contrário das quedas de pressão monofásicas, o cálculo e a previsão de quedas de pressão bifásicas são um problema muito mais sofisticado e os métodos principais diferem significativamente. Dados experimentais indicam que a queda de pressão de atrito no fluxo bifásico (por exemplo, em um canal de ebulição) é substancialmente maior do que no fluxo monofásico com o mesmo comprimento e taxa de fluxo de massa. As explicações para isso incluem um aparente aumento da rugosidade da superfície devido à formação de bolhas na superfície aquecida e maiores velocidades de fluxo.
Queda de Pressão – Modelo de Fluxo Homogêneo
A abordagem mais simples para a previsão de fluxos bifásicos é tratar todo o fluxo bifásico como se fosse líquido , exceto o fluxo na velocidade da mistura bifásica . As quedas de pressão bifásicas para fluxos dentro de tubulações e canais são a soma de três contribuições:
- a queda de pressão estática staticp estática ( cabeça de elevação )
- o momento de queda de pressão momp mãe ( aceleração de fluidos )
- a queda de pressão de atrito ∆p frito
A queda de pressão total do fluxo bifásico é então:
Totalp total = staticp estático + momp mãe + frp frito
As quedas de pressão estáticas e de momento podem ser calculadas da mesma forma que no caso de fluxo monofásico e usando a densidade homogênea da mistura :
O termo mais problemática é a queda de pressão de atrito Ap atrito contra aço , o qual é baseado na queda de pressão de fase única que é multiplicado pelo factor de correcção de duas fases ( de atrito homogénea multiplicador – Φ Lo 2 ). Por essa abordagem, o componente de atrito da queda de pressão bifásica é:
onde (dP / dz) 2f é gradiente de pressão de atrito do fluxo bifásico e (dP / dz) 1f é gradiente de pressão de atrito se o fluxo inteiro (da taxa de fluxo de massa total G) fluir como líquido no canal ( pressão monofásica padrão gota ). O termo Φ lo 2 é o multiplicador de atrito homogêneo , que pode ser derivado de acordo com vários métodos. Um dos multiplicadores possíveis é igual a Φ lo 2 = (1 + x g (ρ l / ρ g – 1)) e, portanto:
Como pode ser visto, este modelo simples sugere que as perdas por atrito bifásicas são, de qualquer forma, superiores às perdas por atrito monofásico. O multiplicador de atrito homogêneo aumenta rapidamente com a qualidade do fluxo .
As qualidades típicas de fluxo em geradores de vapor e núcleos BWR são da ordem de 10 a 20%. A perda de fricção bifásica correspondente seria então 2 a 4 vezes a de um sistema monofásico equivalente.
Perda menor de duas fases
Na indústria, qualquer sistema de tubulação contém diferentes elementos tecnológicos como extremidades, conexões, válvulas ou canais aquecidos . Esses componentes adicionais aumentam a perda de carga geral do sistema. Tais perdas são geralmente denominadas perdas menores , embora geralmente representem uma parte importante da perda de carga . Para sistemas de tubulação relativamente curtos, com um número relativamente grande de dobras e conexões, pequenas perdas podem facilmente exceder grandes perdas (especialmente com uma válvula parcialmente fechada que pode causar uma maior perda de pressão do que um tubo longo, na verdade quando uma válvula é fechada ou fechada). quase fechada, a perda menor é infinita).
Pequenas perdas monofásicas são comumente medidas experimentalmente. Os dados, especialmente para válvulas, dependem um pouco do projeto do fabricante. A perda de pressão bifásica devido a obstruções do fluxo local é tratada de maneira semelhante às perdas por atrito monofásicas – via multiplicador de perda local .
Veja mais: PERDA DE PRESSÃO FRICACIONAL DE DUAS FASES EM FLUXO HORIZONTAL DE BOLHAS COM DOBRA DE 90 GRAUS
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