Análise experimental do escoamento bifásico ar: Água vertical pistonado

O escoamento bifásico é típico de aplicações em sistemas industriais, em especial aqueles em que se tem líquido e gás escoando por tubulações. Em função disto, a determinação dos parâmetros deste escoamento, particularmente aqueles relacionados com a fase gasosa tem grande relevância, uma vez que, o comportamento característico desta fase em um padrão de escoamento denominado de slug flow (pistonado) é na forma de bolhas alongadas, as quais são algumas vezes indesejáveis, em função de poderem ocasionar dificuldades de operação dos sistemas e até mesmo causar acidentes. Este trabalho utiliza a técnica da sonda condutiva para medir a fração de vazio média, o tamanho e a velocidade das bolhas alongadas e o tamanho dos pistões de líquido em um escoamento pistonado contínuo. Uma sonda condutiva constituída por dois sensores foi construída no próprio laboratório de forma artesanal, e em seguida foi caracterizada para se determinar a distância entre as pontas dos sensores, bem como a área e o perímetro da ponta da sonda, que são parâmetros importantes deste instrumento para a obtenção de resultados confiáveis. Um aparato experimental foi construído no qual, na tubulação da seção de teste, em duas estações de medição, localizadas a 1 metro e a 2 metros da injeção de ar, respectivamente, a sonda condutiva foi montada, e o experimento foi realizado, com alguns pares de vazão, sendo ajustados para o escoamento ar-água. Os valores da velocidade e tamanho das bolhas alongadas e do tamanho do pistão líquido, apreendidos pela sonda condutiva, foram comparados aos mesmos parâmetros obtidos para o mesmo escoamento, pela técnica de filmagem de alta velocidade, utilizando uma câmera filmando a 1000 quadros por segundos. A técnica da filmagem de alta velocidade, não possui caráter intrusivo, e assim, pode-se estimar a intrusividade da sonda condutiva para a obtenção dos parâmetros do escoamento. A comparação dos resultados mostrou que os valores obtidos para os parâmetros do escoamento, pela sonda condutiva, em média, ficaram abaixo 15% dos valores obtidos pela filmagem de alta velocidade, mesmo na condição do escoamento não se encontrar inteiramente desenvolvido.