ANÁLISE NUMÉRICA DA DISSIPAÇÃO DE CALOR DO MOTOR ELÉTRICO DO SISTEMA BCSS EM SKID
Nome: JONATHAN RIBEIRO MARTINS
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 08/03/2018
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| FABIO DE ASSIS RESSEL PEREIRA | Co-orientador |
| OLDRICH JOEL ROMERO | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| CÉSAR AUGUSTO SODRÉ DA SILVA | Examinador Externo |
| DANIEL DA CUNHA RIBEIRO | Examinador Interno |
| FABIO DE ASSIS RESSEL PEREIRA | Coorientador |
| OLDRICH JOEL ROMERO | Orientador |
Resumo: O desenvolvimento recente do S-BCSS (Bombeio Centrífugo Submerso Submarino em Skid), assentado no leito marinho, é uma alternativa ao sistema convencional, facilitando intervenções em caso de falha. A bomba é acionada por um motor elétrico cujo resfriamento deve ser eficiente para garantir a continuidade do seu funcionamento. A retirada de calor do motor é efetuada pelo fluido produzido. O intuito desta dissertação é compreender o processo de resfriamento do motor elétrico para o escoamento monofásico, turbulento com transferência de calor por convecção em uma geometria anular, que representa o espaço formado entre a cápsula e o motor do sistema S-BCSS. Com este objetivo é utilizado a dinâmica de fluidos computacional (CFD Computational Fluid Dynamics) para resolver esse escoamento, o modelo de turbulência utilizado é o kappa-epsilon padrão com função de parede melhorada (Enhanced Wall Treatment). São consideradas quatro vazões de operação do sistema, três fluidos com diferentes números de Prandtl, três configurações de geometrias anulares diferentes, uma concêntrica e duas excêntricas, juntamente com a condição de temperatura na superfície do motor constante. As simulações são validadas através da comparação do número de Nusselt na região desenvolvida com a correlação de Gnielinski. Observa-se que a simulação desse escoamento possui dependência geométrica, sendo necessário a utilização de uma geometria 3D. Se a condição de fluxo de calor constante fosse utilizada, a temperatura do motor apresentaria menores intensidades no início e maiores no final da geometria. Portanto, quanto maior o número de Nusselt, maior é a transferência de calor, assim intensificando o resfriamento do motor elétrico. Na geometria excêntrica é observada uma transferência de quantidade de movimento da região anular inferior para a superior, fazendo com que o número de Nusselt apresente uma variação angular. Em geometrias excêntricas o escoamento se desenvolve em maiores comprimentos, observando que quanto maior a excentricidade, maior é este comprimento. Por fim, destaca-se que para o sistema S-BCSS a utilização de uma geometria excêntrica não é adequada.
Palavras chave: S-BCSS, resfriamento do motor, excentricidade anular, número de Nusselt, CFD.
