Análise de gradiente de pressão e temperatura

...

Diâmetro Externo 2 = 0,1216 m

Diâmetro Interno 2 = Diâmetro 3 = Diâmetro 4 = 8” = 0,2032 m

Diâmetro Externo 2 = Diâmetro Externo 3 = Diâmetro Externo 4 = 0,1724 m

Comprimento 1 = 6000 ft = 1828,8 m

Comprimento 2 = 22000 m

Comprimento 3 = 10440,3 m

Comprimento 4 = 15132,75 m

Coeficiente de perda de carga (K) = 60 W/m°C

Rugosidade Absoluta (ɛ) = 0,00004

3.2 – Modelo:

[pic 2]

3.3 Cálculo da pressão:

Admitindo:

Não há fluxo transversal nas paredes do duto para os limites do sistema, fluido incompressível, regime estacionário, conservação de massa e energia e com fluxo além das linhas de corrente, escoamento invíscido.

Propriedades do fluido multifásico:

ρtotal= ρgás.%gas + ρágua.%água + ρoil.%oil

ρtotal= 56,06.0,5 + 1000.0,2 +904,15.0,3

ρtotal= 499,275 kg/m^3

Cálculo da perda de massa distribuída:

μn=0,0010425

Velocidade (antes das válvulas):

Q=v.A

0,0046=v π r^2

0,0046=v. 0,00456

v=1m/s

Reynolds (antes das válvulas):

Rey= [pic 3]

Rey=36511,28 (escoamento turbulento)

Velocidade (depois das válvulas):

Q=v.A

V=0,14185 m/s

Reynolds (depois das válvulas):

Rey= [pic 4]

Rey=13811 (escoamento turbulento)

Fator de atrito:

[pic 5]

[pic 6]

Fator de atrito (antes das válvulas):

f[pic 7]

f=0,02883

Ff=0,0072

Perda de carga distribuída:

hd=f[pic 8]

Para o duto de 3 in:

hd=29,55m

Para o duto de 8 in:

hd=36,477m

Perda de carga localizada:

Contanto que haja uma árvore de natal com 4 válvulas “globe” (Kg=120) e uma válvula “choke”(Kc=150):

Hl = [pic 9]

Hl =315 m

Perda de carga total:

Ht= Hl+Hd

Ht= 351,477m

Cálculo de Bernoulli (sem equipamento):

- 1ª etapa :

z1=0

v1=v2, pois o diametro do duto é o mesmo e a vazão também :

[pic 10]

P2=17485,796 kpa

- 2ª etapa: z2=z3, pois estão na mesma altura

V2=v3 pois o duto tem o mesmo diametro e a mesma vazão

[pic 11]

P3 =17470,31kpa

- 3ª etapa:

V3=v4 , pois os dutos possuem mesmo diametro e mesma vazão (considerando z4=3000m)

[pic 12]

P4= 2769,3kpa

- 4ª etapa:

V4=v5 pois o duto possui o mesmo diametro e mesma vazão

[pic 13]

P5=-7037,15kpa

Portanto, é possivel perceber que na ausência de uma bomba, o fluido nunca chegará à base. Deve-se então instalar uma bomba no ponto 3. Sendo assim :

Cálculo da carga da bomba:

[pic 14]

Hb=2562,931m

Potência da bomba (contando com 60% de rendimento):

POTb=[pic 15]

POTb= 96239,32 W

3.4 – Gráficos de Pressão:

[pic 16]

[pic 17]

3.6 – Cálculos de temperatura:

Utilizaremos principalmente a seguinte equação :

[pic 18]

Onde:

[pic 19]

Hmar=5400

Para todo o fluido sem isolante térmico temos:

U=263,3

Analisando do Ponto 1 ao 2:

[pic 20]

T2=5

Devido ao grande comprimento do tubo, a temperatura do fluido interno tende a se aproximar da temperatura externa (mar), então se vê necessário o uso de isolante térmico.

Usaremos o asbesto como isolante térmico, que tem k=0,24, assim:

[pic