MODELAGEM NUMÉRICA DO ESCOAEMTO EM PADRÃO ANULAR COM TRANFERENCIA DE CALOR E MASSA
Escoamento anular, Turbulência, Método dos Volumes Finitos.
Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e implementação de um modelo para predizer as características hidrodinâmicas e de transferência de calor em um escoamento em padrão anular em regime turbulento em dutos verticais. Em sistemas gás-líquido com transferência de calor no regime de evaporação convectiva, o coeficiente de transferência de calor é dominado pela turbulência no filme líquido. Por sua vez, o calor é transferido do filme de liquido para o núcleo de gás (gas core) através de três fenômenos: entranhamento de gotas de líquido, que carregam a entalpia do líquido para o núcleo de gás, difusão na interface, e evaporação.
Desta forma, devido à evaporação contínua, o escoamento é continuamente acelerado pela variação da densidade da mistura. Neste contexto, um algoritmo numérico para a resolução das equações de transporte de massa, quantidade de movimento e energia é desenvolvido. Como o fluxo difusivo de quantidade de movimento na direção axial é desprezível, as equações médias no tempo na forma parabólica são resolvidas, juntamente com a equação da energia para obter o perfil de temperatura no duto e o fluxo total de entalpia na interface. O modelo desenvolvido não faz uso de correlações empíricas nem assume perfis de velocidade ou temperatura no filme de líquido.
Foi implementado e validado um modelo hidrodinâmico para o escoamento em padrão anular plenamente desenvolvido, considerando a região de entrada térmica, utilizando o Método dos Volumes Finitos. Este modelo considera que o titulo da mistura não varia e, portanto, não há aceleração. Propõe-se para a continuidade do trabalho a incorporação dos termos de aceleração na equação da conservação da quantidade de movimento, juntamente com modelos de evaporação, de forma a contemplar o regime de evaporação convectiva.