Balance de materia en un evaporador

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Existe una variación en la aplicación de la ecuación (2) dependiendo si la solución es orgánica o inorgánica en el caso de una solución inorgánica. Existe aumento en el punto de ebullición de la sustancia y la expresión para la cantidad de calor que libera el vapor queda expresada según la ecuación (3) mientras que para una solución orgánica se aplica directamente la ecuación (2).

ec (3)[pic 7]

Una vez conocido el calor que se transfiere en un evaporador, es posible conocer el coeficiente global de transferencia de calor practico para un evaporador utilizando la ecuación (4).

ec (4)[pic 8]

El coeficiente de transferencia de calor teórico estará dado por la siguiente expresión.

ec (5)[pic 9]

Cuantificar.

- La economía en el uso de vapor

- El coeficiente global de transferencia de calor en la calandria

- Cambio de concentración experimentado en la solución diluida

- ¿Hay? Elevación apreciable en el punto de ebullición de la solución?

DATOS EXPERIMENTALES

- 5 kg de azúcar

- 11 lt de agua

- P = 1.5 atm

- Peso total de la mezcla = 9.470 kg

- Masa de la cubeta = 54grs

- Densidad de la mezcla = 1.155g/cm3

- T = 21°C

- Destilado = 1.280 ml

- Concentrado = 5.532

- Concentrado final = 6.812

- Densidad = 1.181g/cm3 a 23ºc

- T Condensado = 93ºc

CÁLCULOS UTILIZANDO EL SOFTWARE DE MATCAD

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CONCLUSIONES

La evaporación es un este tipo de transferencia de calor, bastante frecuente en las industrias de proceso. En la evaporación se elimina el vapor formado por ebullición de una solución líquida de la que se obtiene una solución más concentrada. En la gran mayoría de los casos, la operación unitaria de evaporación se refiere a la eliminación de agua de una solución acuosa.

Entre los ejemplos típicos de procesos de evaporación están la concentración de soluciones acuosas de azúcar, cloruro de sodio, hidróxido de sodio, glicerina, gomas, leche y jugo de naranja. En estos casos, la solución concentrada es el producto deseado y el agua evaporada suele desecharse.

En otros, el agua que contiene pequeñas cantidades, de minerales se evapora para obtener agua libre de solidos que se emplea en la alimentación de calderas, para procesos químicos especiales, o para otros propósitos. Actualmente se están desarrollando y usando procesos de evaporación de agua de mar para obtener agua potable.

CUESTIONARIO

- Describir el proceso de operación de un evaporador de película ascendente.

El estudio del evaporador de película ascendente permite calcular diversos

parámetros para entender el funcionamiento de esta operación unitaria.

El conocimiento de las pérdidas de calor tanto en el evaporador como del precalentado, así como el coeficiente de transferencia de calor permite analizar la eficiencia del equipo y posibles errores de diseño. Esto se ve traducido en un beneficio económico, ya que permite buscar formas para optimizar el proceso.

- Describir los principales tipos de evaporadores tubulares calentados con vapor

Evaporadores de películas agitadas: Los evaporadores de película agitada operan siempre con un solo paso; los evaporadores de película ascendente

y de película descendente pueden también operar en esta forma. Los evaporadores con un solo paso son especialmente útiles para materiales sensibles al calor. Al operar a vacío elevado, es posible mantener baja la temperatura del líquido. Con un solo paso rápido a través de los tubos, la solución concentrada está a la temperatura de evaporación, pero solamente durante y en corto periodo, y puede enfriarse rápidamente en cuanto sale del evaporador.

Evaporadores de tubos largos con flujo ascendente:

Las partes esenciales son un intercambiador de calor tubular con vapor de agua en el lado de la coraza y el líquido que se desea concentrar en el interior de los tubos, un separador o espacio de vapor para separar el líquido arrastrado por el vapor, cuando opera como una unidad de circulación, existe un brazo de recirculación para el líquido desde el separador hasta el fondo de intercambiador, existen entradas para el líquido de alimentación y el vapor de calentamiento, y salida para el vapor, la solución concentrada, el vapor condensado y los gases no condensables procedentes del vapor de calentamiento.

Evaporadoras de película descendente:

La concentración de materiales altamente sensibles al calor, tales como el jugo de naranja, requieren un tiempo mínimo de exposición a una superficie caliente, esto se consigue con evaporadores de película descendente de un solo paso, en los que el líquido entra por la parte superior, desciende por el interior de los tubos calentadores con vapor de agua, como una película y sale por el fondo. Los tubos son largos de 50 a 255mm de diámetro. El vapor procedente del líquido generalmente es arrastrado hacia abajo con el líquido y sale por el fondo de la unidad.

Evaporador de película agitada:

La principal resistencia a la transferencia de calor global desde el vapor de agua que condensa hasta el líquido que hierve en un evaporador reside del lado del líquido. Una forma de reducir la resistencia es por la agitación mecánica de la película liquida. La principal ventaja de un evaporador