Evaporacion Final

download Evaporacion Final

of 24

Transcript of Evaporacion Final

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    1/24

    LABORATORIO DE OPERACIONESUNITARIAS I

    LABORATORIO N0 06

     EVAPORACION 

      ALUMNOS:

    DE LA CRUZ ARANDA ,YULIZA

    TORRES ALTAMIRANO ,JUAN ANTONIO

    REYES SIFUENTES ,DANY HENRY

      TOUZET SAN MARTIN ,JESUS DANIEL

    MACAZANA LOPEZ ,ELA KARENINA

    PROFESOR:

    ING. ABEL VERGARA

      FECHA DE PRESENTACIÓN: 2!""!20""

    LIMA # PER$

    %NDICE

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE

    INGENIER%A FACULTAD DE INGENIER%A &U%MICA Y TE'TIL

    (REA ACAD)MICA DE INGENIERIA &UIMICA

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    2/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    P(G

    I. OBJETIVOS********************.. 2

    II. FUNDAMENTO TEORICO**************. 2

    III. DATOS E'PERIMENTALES*************. +

    IV. CUESTIONARIO ************.........................

    V. OBSERVACIONESCONCLUSIONES*****************..

    2

    VI. BIBLIOGRAF%A******************* 2-

    LABORATORIO N0 06

    EVAPORACION

    I.!OBJETIVOS

    1

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    3/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    • Verificar el uso de la operación de evaporación para concentrar una solución que incluye un solutono volátil y un disolvente volátil.

    • Conocer y comprender la estructura y funcionamiento de un equipo de evaporador de tubos delargos verticales, sus componentes y sus respectivas funciones.

    • Reconocer los mecanismos de transferencia de calor implicados en el proceso de evaporación.

    • Calcular el coeficiente global de transferencia de calor del evaporador por medio de los balancesde masa y energía.

    II.!FUNDAMENTO TEORICO

    La evaporación como operación unitaria tiene como principal función el concentrar una disoluciónconsistente en un soluto no volátil y un disolvente volátil. En la mayor parte de las evaporacionesel disolvente es agua. El proceso de evaporación se realia vaporiando una parte del disolventepara producir una disolución concentrada.

    Es importante anotar que la evaporación difiere del secado en que el residuo es un líquido !aveces altamente viscoso! en ve de un sólido" tambi#n difiere de la destilación en que el vapor esgeneralmente un solo componente y, aun cuando el vapor sea una mecla, en la evaporación nose intenta separar el vapor en fracciones" difiere de la cristaliación en que su inter#s reside enconcentrar una disolución y no en formar y obtener cristales. En ciertas situaciones, por e$emplo,en la evaporación de salmuera para producir sal com%n, la separación entre evaporación ycristaliación dista muc&o de ser nítida. La evaporación produce a veces una suspensión decristales en unas aguas madres saturadas.

    'ormalmente, en evaporación el producto valioso es el líquido concentrado mientras que el vapor se condensa y se desec&a. (in embargo, en alg%n caso concreto puede ocurrir lo contrario. Elagua salubre se evapora con frecuencia para obtener un producto e)ento de sólido para laalimentación de calderas, para procesos con requerimientos especiales o para el consumo&umano. Esta t#cnica se conoce con frecuencia con el nombre de destilación de agua, pero setrata en realidad de evaporación. (e &an desarrollado procesos de evaporación a gran escalautiliándose para la recuperación de agua potable a partir de agua de mar. En este caso el aguacondensada es el producto deseado. (olamente se recupera una fracción del agua contenida enla alimentación, mientras que el resto se devuelve al mar.

    Factores de proceso

    Las propiedades físicas y químicas de la solución que se está concentrando y del vapor que sesepara tienen un efecto considerable sobre el tipo de evaporador que debe usarse y sobre lapresión y la temperatura del proceso. * continuación se analian algunas propiedades que afectan

    a los m#todos de procesamiento.

    1. Concentración en el líquido. +or lo general, la alimentación líquida a un evaporador esbastante diluida, por lo que su viscosidad, bastante ba$a, es similar a la del agua y se opera concoeficientes de transferencia de calor bastante altos. * medida que se verifica la evaporación, lasolución se concentra y su viscosidad puede elevarse notablemente, causando una marcadadisminución del coeficiente de transferencia de calor. (e requiere entonces una circulación oturbulencia adecuada para evitar que el coeficiente se reduca demasiado.

    2. Solubilidad. * medida que se calienta la solución y aumenta la concentración del soluto o sal,puede e)cederse el límite de solubilidad del material en solución y se formaran cristales. Esto

    limita la concentración má)ima que puede obtenerse por evaporación de la solución. En la figura se muestran algunas solubilidades en agua de ciertas sales en función de la temperatura. En la

    2

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    4/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    mayoría de los casos, la solubilidad de la sal aumenta con la temperatura. Esto significa que, alenfriar a temperatura ambiente una solución concentrada caliente que proviene de un evaporador puede presentarse una cristaliación.

    FIGURA 1. Curvas de solubilidad en agua de algunas sales típicas.

    3. Sensibilidad térmica de los materiales. -uc&os productos, en especial los alimentos y otrosmateriales biológicos, son sensibles a la temperatura y se degradan cuando #sta sube o elcalentamiento es muy prolongado. Entre ellos están los materiales farmac#uticos" productosalimenticios como lec&e, $ugo de naran$a y e)tractos vegetales" y materiales químicosorgánicos delicados. La cantidad de degradación está en función de la temperatura y del

    tiempo.

    4. Formación de espumas. En algunos casos, los materiales constituidos por solucionescáusticas, soluciones de alimentos como lec&e desnatada y algunas soluciones de ácidosgrasos, forman espuma durante la ebullición. Esta espuma es arrastrada por el vapor que saledel evaporador y puede producir p#rdidas de material.

    . !resión " temperatura. El punto de ebullición de la solución está relacionado con la presióndel sistema. Cuanto más elevada sea la presión de operación del evaporador, mayor será latemperatura de ebullición. *demás, la temperatura de ebullición tambi#n se eleva a medidaque aumenta la concentración del material disuelto por la acción de la evaporación, lo que se

    denomina elevación del punto de ebullición/. +ara mantener a un nivel ba$o la temperatura delos materiales termosensibles suele ser necesario operar a presiones inferiores a atm, estoes, al vacío.

    #. Formación de incrustaciones " materiales de construcción.  *lgunas soluciones depositanmateriales sólidos llamados incrustaciones sobre las superficies de calentamiento. Estasincrustaciones se forman a causa de los productos de descomposición o por disminución de lasolubilidad. El resultado es una reducción del coeficiente de transferencia de calor, lo que obliga alimpiar el evaporador. La selección de los materiales de construcción del evaporador tieneimportancia en la prevención de la corrosión.

    III.-DATOS EXPERIMENTALES

    Presión del vapr viv0 12 +sig 345.6 psia7

    3

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    5/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    Di!"e#r del #an$%e&  2.11 m

    'rea& 2.829: m8

    Presión de pera(ión del evapradr) atm

     *sumimos que la temperatura de ebullición del solvente 3agua7 es 22 2C

    sl%(ión dil%ida

    ;

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    6/24

    evaporadores

    evaporador de películaascendente

    evaporador de películadescendente

    evaporador de

    circulación forzada

      T  u  b  o  s l  a  r  g  o  s  v  e  r  t i  c  a l  e  s

     Tubos largoshorizontales

     Tubos cortoshorizontales

     Tubos largosInclinados

    evaporador portermocompresión

    evaporador con bombade calor

    evaporación pormúltiple efecto

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    I.-UESTIONARIO

     $. %acer una descripción de los principales tipos de evaporador con sus usos, venta&as " desventa&as, cada uno con su esquema simpli'icado.(e clasifican de acuerdo al siguiente esquema>

    a.

    ()$!*+$*+ ( !(-C/-$ $SC(0(0( 

    a.1 DESRIPION

    Estos evaporadores operan ba$o el principio de termo!sifón/. La alimentación entra por el fondode los tubos calentadores, y a medida que se calienta, el vapor comiena a formarse. La fueraascendente de este vapor producido durante la ebullición causa que el líquido y el vapor fluyan&acia arriba paralelamente. *l mismo tiempo la producción de vapor se incrementa y el productoes presionado como una capa delgada sobre las paredes de los tubos, y el líquido fluyeascendentemente. Este movimiento ascendente tiene el efecto beneficioso de crear un altogrado de turbulencia en el líquido. Esta es la venta$a durante la evaporación de productosaltamente viscosos y productos que tienen tendencia a daAar las superficies de calefacción.

    5

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    7/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    Bebe &aber una gran diferencia de temperatura entre los lados de calefacción y ebullición deeste tipo de evaporador. Be otra forma, la energía del flu$o de vapor no sería suficiente paratrasladar el líquido y producir la película ascendente. La longitud de los tubos de ebullicióntípicamente no debe e)ceder los 8: pies.

    a./ ENTA0AS)

     

    Costo moderado.

     

    randes superficies calefactores en un solo equipo.

      =a$o tiempo y vol%menes de residencia.

     

    Dcupan poco espacio.

      =uenos coeficientes de transferencia de calor a diferencias de temperatura raonables.

    a. DESENTA0AS)

    • ;ienen muc&a altura 3algunos &asta 9 m7

    • +or lo general,. 'o son apropiados para soluciones precipitantes o incrustantes.

    • Con diferencias de temperatura pequeAas, sus coeficientes de transferencia de calor sonpequeAas.

    a.2 APLIAIONES)

    • Líquidos claros.

    • Líquidos que forman espuma.

    • (oluciones corrosivas.

    • randes cargas de evaporación.

    • Biferencia de temperaturas altas.

    a.3 ES4UEMA) 

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    8/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    b. ()$!*+$*+(S ( !(-C/-$ (SC(0(0( 

    5.1 DESRIPION

    En evaporadores de película descendente, los líquidos y vapores fluyen en forma descende enflu$o paralelo. El líquido a ser concentrado es precalentado a la temperatura de ebullición. napelícula delgada y uniforme entra a los tubos de calentamiento vía un dispositivo de distribuciónen la cabea del evaporador, fluye &acia aba$o a la temperatura de ebullición, y es parcialmenteevaporado. Este movimiento &acia aba$o inducido por la gravedad es incrementado por el flu$ode vapor en co!corriente.

    5./ ENTA0AS)

    • Los evaporadores de película descendente son altamente sensibles a alteraciones deparámetros tales como suministro de energía, vacío, velocidad de alimentación,concentraciones, etc

    • Costo moderado.

    • randes superficies calefactores en un solo equipo.

    • =uenos coeficientes de transferencia de calor a diferencias de temperatura raonables.

    !

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    9/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    • El &ec&o de que los evaporadores de película descendente puedan ser operados condiferencias de temperatura pequeAas, &ace posible que se los use en configuracionesde efecto m%ltiple o con sistemas de compresión mecánica de vapor en modernasplantas con un consumo de energía muy ba$o.

    5. DESENTA0AS)

    • +rocesan poco volumen

    • +or lo general,. 'o son apropiados para soluciones precipitantes o incrustantes.

    • Con diferencias de temperatura pequeAas, sus coeficientes de transferencia de calor sonpequeAas.

    • ;iempo de residencia corto

    • Escaso contenido líquido

    5.2 APLIAIONES)

    • química

    • alimentaria

    • farmac#utica

    • petroquímica

    5.3 ES4UEMA )

    c.  ()$!*+$*+(S ( C+C/-$C0 F*+$$

    (.1 DESRIPI6N

    "

    INERCA&'IADORES DE CALOR

     *> +roducto

    => Vapor C> ConcentradoB> Feating (teamE> Condensado

    > Fead8> Calandria:> Calandria, LoGer part5> -i)ing C&annel1> Vapor (eparator

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    10/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    En estos tipos de evaporadores la ebullición de la solución no se efect%a dentro de los tubos"esta temperatura se calcula a la presión del espacio de vapor ya la concentración final de lasolución. La solución se recircula por medio de una bomba centrífuga de gran capacidad,&aciendo pasar por el interior de los tubos a alta velocidad saliendo al espacio de vapor endonde se mantiene una ba$a presión y a&í es donde se produce la evaporación instantánea, Lasolución diluida se introduce en el tubo de recirculación des pues de la bomba centrífuga y elproducto solución concentrada se obtiene del tubo de recirculación antes de la bomba centrífuga.

    La circulación forada imparte una gran velocidad de la solución por el interior de los tubospor lo que necesita una cierta energía potencial, la cual se convierte a energía cin#tica, alcambiar la velocidad de la solución a la salida de los tubos" y por efecto del calentamiento de lasolución al pasar por los tubos y por la p#rdida de presión al salir de los tubos, la solución &ierveinstantáneamente, transformando su calor sensible a calor latente que adquiere el aguaevaporada que se produce en el espacio vapor del evaporador .

    La temperatura de ebullición de la solución, se calcula a la presión del !espacio vapor concentrado final de la solución. Los evaporadores de circulación forada mane$an vol%menes

    de solución menores a los de circulación natural y sus áreas son tambi#n menores, del orden de122 Hcal.? m8

    +ara que la evaporación contin%e produci#ndose con rapide &ay que eliminar el vapor tanrápido como se forma. +or este motivo, un líquido se evapora con la má)ima rapide cuando secrea una corriente de aire sobre su superficie o cuando se e)trae el vapor con una bomba devacío.

    entre los diseAos mas importantes están los siguientes>

    • tubos largos verticales, solución dentro de tubos.• tubos largos &oriontales, solución dentro de tubos• tubos cortos &oriontales, solución fuera de tubos.• tubos largos inclinados, solución fuera de tubos

    (./ ENTA0AS

    •  *lta velocidad de circulación• +oca tendencia al ensuciamiento• Líquido con partículas en suspensión• Líquido con precipitación de sales

    (. DESENTA0AS

    • ;ubos cortos• (in bomba de circulación• +roducto con tendencia a ensuciarse• 'o ebullición en los tubos• -argen de carga má)imo

    (.2 APLIAIONES

    • medioambiental• farmac#utica

    #

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    11/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    • alimentaria• petroquímica

    (.3 ES4UEMA

    ;ipos de evaporadores de circulación forada >3 Calle$a +ardo et al., @@@, pág. :47.

    a7 de tubos &oriontales"b7 de tubos verticales cortos"c7 de tubos largos"d7 de tubos verticales y circulación forada.

    1$

    INERCA&'IADORES DE CALOR

     *> +roduc=> Vapor C> ConcentrateB> Feating (ystemE> Condensate

    > Calandria8> (eparator 3 Circulation +ump5> Concentrate +ump

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    12/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    d.  ()$!*+$*+ C*0 5*65$ ( C$-*+ 

    d.1 DESRIPI6N

    La evaporación con bomba de calor disfruta del ciclo frigorífico del gas

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    13/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    e.  ()$!*+$*+ !*+ (+6*C*6!+(S0 

    e.1 DESRIPI6N

    La evaporación por termo compresión  trata de recuperar el calor latente de condensación deldestilado como fuente de calentamiento del líquido a evaporar. * este fin, la temperatura delvapor generado en la evaporación, se incrementa mediante compresión del propio vapor. Beesta manera el vapor sobrecalentado puede ser reciclado por medio de un intercambiador delpropio evaporador consigui#ndose un doble ob$etivo> a&orro de energía para la evaporación yevitar el medio refrigerante para la condensación 3torre de refrigeración, etc.7

    e./ ENTA0AS

     *parecen como alternativa a los evaporadores de m%ltiple efecto, ya que minimian

    considerablemente el consumo energ#tico.• (on plantas depuradoras compactas, automáticas y de fácil mane$o que permiten

    cumplir las 'ormativas de Vertido• Los equipos tienen un amplio rango de aplicaciones, con capacidades desde :2 &asta

    :.122 l?& en continuo y un ba$o costo de operación 3desde 51 KJ&?m: consumo de

    energía7.• tiene un mínimo volumen de residuo, debido a la alta concentración y separación sin uso

    de productos químicos.

    e. DESENTA0AS

    • 'o apto para soluciones corrosivas•  *lto costo• Be acuerdo a las normas requeridas el volumen puede cambiar

    e.2 APLIAIONES

    12

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    14/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

     

    Concentración de efluentes oleosos  Vertido cero en líneas de fosfatación  ;ratamiento de efluentes no incrustantes

    e.3 ES4UEMA

    '.  ()$!*+$C0 !*+ 67-!-( (F(C* 

    7.1 DESRIPI6N

    Las venta$as del sistema multiefecto, respecto al -ono efecto o simple efecto, consisten en ela&orro del fluido de calentamiento, debido al disfrute más efectivo de la energía t#rmica y a la delagua de enfriamiento ya que el propio líquido a evaporar contribuye a la condensación parcial del

    vapor producido

    +ara calentar el primer efecto se emplea agua caliente a @2I C, vapor o agua calientesobrecalentada. (e calcula que para evaporar Kg de agua, es decir pasar de líquido a vapor seprecisan 152 Hcal, si este vapor se aprovec&a en una segunda etapa permite evaporar otro Kg.de agua, sin consumir más energía, si se instala otro efecto, permite nuevamente evaporar otroKg. de agua. Es decir, con un triple efecto conseguimos con 152 Kcal evaporar : Kg. de agua.+ara conseguir este calor se suelen emplear calderas de gas o gasóleo,

    13

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    15/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    7./ ENTA0AS

    • cogeneración, de esta forma el aprovec&amiento energ#tico es total. (in ni ninguna dudaes el sistema de más ba$o costo de gestión energ#tica de cuantos e)isten para tratar caudales altos.

    • Dtra gran venta$a del proceso de m%ltiple efecto es que se puede empear con un dobleefecto, dos calderas, para producir 1222 l?día de destilado, y ampliar en el futuroinsertando un tercer módulo o caldera para producir 6122 l?día, es decir un 12 más deproducción sin mayor coste energ#tico y ba$o coste de inversión.

    • ran utiliación del vapor la presión se distribuye el mismo vacío &ace que fluyan losconcentrados.

    • La importancia que tiene la ausencia de purga en la evaporación química es la depermitir un mayor recuperación del calor en el evaporador.

    7. DESENTA0AS

    •  *lto costo por el n%mero de evaporadores usados

    • La transmisión de calor está dificultada por> grande, ;s!; grande, la u vaaumentando y va disminuyendo.

    • Fay que colocar bombas para que fluya el concentrado.

    7.2 APLIAIONES

    • medioambiental• farmac#utica• alimentaria• petroquimica

    7.3 ES4UEMA

    14

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    16/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    g.  *tros tipos de evaporadores menos empleados son8

    Evapradr de pel8(%la a*i#ada) En los evaporadores de tubos largos, especialmente los decirculación forada, el grado de turbulencia del líquido es alto y la velocidad de transmisión del

    calor es grande. Dtro modo de aumentar la turbulencia es agitando la película de líquido. Estetipo es un evaporador de película descendente, modificado, con un solo tubo encamisadoprovisto de un agitador interno. Es muy efica para productos muy viscosos sensibles al calor,3gelatina, láte) de cauc&o, antibióticos, umos, etc.7. +or contra, sus desventa$as son el elevadocoste, el mantenimiento elevado de las partes internas móviles, y su pequeAa capacidad.

    Evapradr de pla(as) Consta de una serie de placas provistas de $untas montadas en unmarco. El evaporador funciona con un solo paso, constando cada unidad de una películaascendente, otra descendente, y dos secciones de vapor. El líquido concentrado y el vapor pasan a un separador tipo ciclón, donde se separan ambos, pasando el vapor a un condensador 

    o al siguiente efecto. ;ambi#n se &an desarrollado diversos modelos seg%n lascaracterísticas del líquido.

    5. %acer el esquema descriptivo del aparato utili9ado en la pr:ctica8

    15

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    17/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    . al(%lar e9peri"en#al"en#e )

    !l(%l de 7l%: "!si()

    !l(%l del 7l%: "!si( de vapr viv)

    Corrida;32C

    7&3m7 t3s7 V3m:7 Caudal3m:?s7 M3Hg? m:7 ( 3Hg?s7 ( 3lb?&7

    912,2

    1:,86 :,8E!2: 8,:92E!21 @,499EN28 8,:24E!28 ,9:2EN28

    8 912,2

    1:6,@ :,8E!2: 8,844E!21 @,499EN28 8,@1E!28 ,658EN28

    : @:2,2

    158,29 :,8E!2: 8,@@E!21 @,4:5EN28 8,@E!28 ,498EN28

    !l(%l del 7l%: "!si( del (n(en#rad)Corrid

    a;32

    C7V3m

    l7V3m:7 t3s7

    Caudal3m:?s7

    2=ri) M3Hg?m:7 + 3Hg?s7 + 3lb?&7

    62 ::2:,:2E!

    25

    ,141EN

    28,2@E!21

    1,122EN

    22

    ,2:8EN

    2:

    8,64E!

    28

    68,49544

    68 98 :51 :,51E! ,61EN 8,28E!21 9,222EN ,25EN 8,2@5E! 44,825:6

    1

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    18/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    25 2 22 2: 28 46

    : 95 5:15,:1E!

    25,1:9EN

    28,989E!21

    9,122EN22

    ,25:EN2:

    8,@1E!28

    8:5,82:2@25

    !l(%l del 7l%: "!si( de slven#e (ndensad)

    Corrida;32C

    7V3ml7 V3m:7 t3s7 Caudal3m:?s7 M3Hg?m:7 E 3Hg?s7 E 3lb?&7

    98 @2 ,@2E!25 9,5@ 8,8:9E!21 @,621EN28 8,68E!28 ,685EN28

    8 94 852 8,52E!25 @,8 8,42@E!21 @,492EN28 8,181E!28 8,225EN28

    : 94 8@2 8,@2E!25 8,: 8,:@E!21 @,492EN28 8,:5E!28 ,9:6EN28

    El flu$o másico de entrada de la solución diluida estuvo graduado a 812 lb?& en el rotámetro. +eropara obtener un cálculo más e)acto &allaremos ese flu$o mediante un balance de masa en el

    siguiente sistema.

    5$-$0C( ( 6$(+$8

    F;S< !;(;S 

    Entonces>

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    19/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    +ara nuestro sistema> ∆ E=∆ Ek =∆ Ep=W =0   ya que el sistema está en estadoestacionario, la energía mecánica es despreciable y no se realia traba$o.

    Entonces la nueva ecuación es>

    Q=∆ H = Hsal− Hent 

     

    Pri"er 5alan(e de ener*8a) alr en#re*ad pr el vapr viv)

    (ea el sistema la cámara de vapor>

      Vapor saturado 3(7 condensado3(7

      45.6 +si 45.6 psi

      56.4 2C 56.4 2C

      O

    En realidad se midió la temperatura del condensado pero a atmosfera, por lo que no seencuentra a las condiciones dentro del evaporador, es por ello que asumimos que el vapor secondensa &asta liquido saturado a +045.6 +si.

    Q1=S ( Hc− Hv)

    O> Calor entregado por el vapor de calentamiento, =tu?&

    Fv> Entalpía específica del vapor de agua, =tu?lb

    Fc> Entalpía específica del condensado, =tu?lb

    (alr e"i#id pr el vapr vivCorrida presión Fv Fc ( 3lb?&7 O 3btu?&7

    45,62 6@,86 846,:5 9:,28 !449@@,2@8 45,62 6@,86 846,:5 65,82 !1994:,:5

    : 45,62 6@,86 846,:5 49,4 !1::12,46

    El sistema pierde calor es por ello que el signo es negativo

     

    Se*%nd 5alan(e de ener*8a) alr #rans7erid a la sl%(ión dil%ida)

    (ea el sistema de la solución a concentrar>

    (olvente condensado 3E7

    1"

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    20/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

      @6 2C

      (olución diluida 3

    Q2= P ¿ H  p+V ∗ H v− F ∗ H  F    P3Q7

    O8> Velocidad de transmisión de calor desde la superficie de calentamiento &acia ellíquido3=tu?&7

    Fp> Entalpía específica de la solución concentrada 3=tu?lb7

    Fv> Entalpía específica del vapor de agua 3=tu?lb7

    F Entalpía específica de la solución diluida 3=tu?lb7

     

    !l(%l de en#alpias

    a que tenemos la capacidad calorífica de la solución aucarada a diferentes grados =ri) pero

    para una misma temperatura 492

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    21/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    F

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    22/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    Los calores son negativo, una de las raones por la que ocurre este mal cálculo es que al medir el flu$o del vapor vivo 3s7, &ay una gran cantidad de vapor q se va al ambiente antes decondensarse en el tanque.

    'LULO DE LA AIDA APARENTE DE TEMPERATURA)

    ∆T =(Ts−T 1 )−(Ts−T  2)

    ln  (Ts−T 1Ts−T 2

    ) . . . 3U7

    ;s> ;emperatura de condensación del vapor vivo [email protected]

    ;> ;emperatura de ebullición de la solución

    ;8> ;emperatura de entrada de la solución

    3rafico obtenido de la fig 5.:5a del Hern7

     * 1 2=ri) la elevación del punto de ebullición apro)imadamente es 2.4 2<

    La presión de operación del evaporador es la atmosf#rica, por lo tanto asumimos que latemperatura de ebullición del solvente 3agua7 es 22 2C 3;eb3F8D7 0882

     ∆T =

    (297.68−68 )−(297.68−212.6)

    ln(  297.68−68297.68−212.6

    )0 51.42 <

    'LULO DEL OEFIIENTE GLO=AL DE TRANSFERENIA DE ALOR)

    Q=U A ∆ T U  =  Q

     A ∆ T 

    21

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    23/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    Bónde>

    • O 0 Calor promedio transferido a la solución diluida 38:8@44,56 =tu?&7• 0Coeficiente global de transferencia de calor.•  * 0 ' ) ) B ) L

    • ' 0 '%mero de tubos0 8.• B 0 Biámetro del tubo 0 2.61 pulg.32.2481 pies7• L 0 6.46 pies.

     rea de ;ransferencia 3*7> *08 ) ) 2.2481) 6,46 0 9.26 pies8.

    U =  232966,47

    18.07×145.60

    0 99.956 =tu?&.pie8 .2<

    GR'FIA DE U vs ∆T)

    U =232966,47

    18.07×T 

    U @T

    26,5: 82

    @@,6 :2

    @8,2@ 52

    91,@1 12

    92,19 42

    7 0 7 5 80 85 90 95 1 00 1 05 11 0

    1 00

    11 0

    1 20

    1 30

    1 40

    1 50

    1 60

    1 7 0

    U Vs. ∆T

    ∆T

    U

    • Los valores de las densidades y entalpias se interpolaron del manual del ing químico +erry

    22

    INERCA&'IADORES DE CALOR

  • 8/18/2019 Evaporacion Final

    24/24

    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFacultad de Ingeniería Química y e!til La"#rat#ri# de O$eraci#ne% Unitaria% I

    • +ara la conversión de 2=ri) a densidad se interpoló de la tabla que se muestra a continuacióne)traída de la página Geb>

    GGG.cerveas!argentinas.com.ar?;ablaWdeWConversionWdeWraveda... En cac ! (imilares

    . O=SERAIONES ONLUSIONES)

    • La solución de alimentación 3diluida7 al 1 fue concentrada, y su flu$o se trató de mantener 

    constante, aunque al inicio fluctuó ligeramente el flu$o de vapor.

    • El vapor de salida del condensado sale con cierta cantidad de energía sin embargo &ay quee)traerle más energía para lograr condensar todo el vapor restante que observamos e)isteen el proceso.

    • El calor perdido 3por radiación7 es debido a que no es aprovec&ado eficientemente del calor 

    del vapor recalentado.

    • Be la gráfica vs. X;, se produce una curva de comportamiento decreciente. Es decir amayor gradiente de temperatura, mayor coeficiente de transferencia de calor.

    I.-=I=LIOGRAFIA

    • J. -cCabe" Y. (mit&" +. Farriot, Operaciones Unitarias en Ingeniería Química, EspaAa, Ed.-craG!Fill, @@9, cuarta edición, pp. 598!595

    • C.Y. eanKoplis, Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias, -#)ico, Ed. Cecsa, @@9,tercera edición, pp. 151!156

    http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:A3XtBdFYXPgJ:www.cervezas-argentinas.com.ar/Tabla_de_Conversion_de_Gravedad_Especifica_a_Baume_Brix_Alcohol.htm+grados+brix&cd=3&hl=es&ct=clnk&gl=pehttp://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:A3XtBdFYXPgJ:www.cervezas-argentinas.com.ar/Tabla_de_Conversion_de_Gravedad_Especifica_a_Baume_Brix_Alcohol.htm+grados+brix&cd=3&hl=es&ct=clnk&gl=pehttp://www.google.com.pe/search?hl=es&biw=1024&bih=628&q=related:www.cervezas-argentinas.com.ar/Tabla_de_Conversion_de_Gravedad_Especifica_a_Baume_Brix_Alcohol.htm+grados+brix&tbo=1&sa=X&ei=ctjSTu3fHsHtgge31ZzjAg&ved=0CEwQHzAChttp://www.google.com.pe/search?hl=es&biw=1024&bih=628&q=related:www.cervezas-argentinas.com.ar/Tabla_de_Conversion_de_Gravedad_Especifica_a_Baume_Brix_Alcohol.htm+grados+brix&tbo=1&sa=X&ei=ctjSTu3fHsHtgge31ZzjAg&ved=0CEwQHzAChttp://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:A3XtBdFYXPgJ:www.cervezas-argentinas.com.ar/Tabla_de_Conversion_de_Gravedad_Especifica_a_Baume_Brix_Alcohol.htm+grados+brix&cd=3&hl=es&ct=clnk&gl=pe