INTERCAMBIADORES DE CALOR. Parte II

SEMINARIO NO 15EVAPORADORES

1. En un evaporador simple entran 15 000 Kg/h de una solucin coloidal de composicin 5% en peso y ha de concentrarse hasta 20%. La calefaccin se efecta por medio de vapor vivo que condensa a 110oC y abandona la cmara de condensacin sin subenfriarse. En la cmara de evaporacin se mantiene una presin absoluta de 250 mmHg. La solucin no presenta un aumento apreciable del punto de ebullicin y su calor especfico puede considerarse igual al del agua independientemente de la concentracin en el rango de trabajo. La alimentacin entra a 20oC. El coeficiente global de transferencia de calor puede considerarse igual a 1 800 Kcal/h m2 oC. El vapor procedente de la disolucin se condensa en un equipo de contacto directo con agua que ingresa a 20oC y sale a 30oC. Calcular:

a.- La superficie de calefaccin.

b.- El consumo de vapor.

c.- El consumo de agua de enfriamiento.

2. Se desea concentrar una solucin de coloides orgnicos desde 20% hasta 65% de slidos en un evaporador de tubos verticales. El calor especfico promedio de la solucin orgnica en el rango de composicin de trabajo es 0.93 Kcal/Kg oC. Se dispone de vapor saturado a 0.7 Kg/cm2 (absoluta). La cmara de evaporacin trabaja a 100 mmHg. El coeficiente global de transferencia de calor es de 1 500 Kcal/h m2 oC. Si se deben evaporar 20 000 Kg/h de agua calcular la superficie de calefaccin y el consumo de vapor para:

a.- T alimentacin = 15 oC

b.- T alimentacin = 50 oC

c.- T alimentacin = 80 oC

3.Se desean concentrar 6000 Kg/h de una solucin acuosa de Na(OH) al 10% peso en peso que entrar a un evaporador de simple efecto a 80C. Se dispone de vapor vivo (saturado) a 5 atm como fuente calefactora. El vapor generado en el evaporador ingresa a un condensador que opera a 10 psi. No hay vlvulas reductoras de presin en la caera que conecta al evaporador con el condensador.

Para esta tarea se cuenta con un evaporador que posee 50 tubos de 2 de dimetro externo y 16 ft de longitud. Se estima que el coeficiente global de transferencia de calor (referido al rea externa) para el equipo en estas condiciones de operacin ser de 2840 W/m2C.

a) Determine la temperatura, concentracin y el caudal msico de la solucin a la salida del evaporador.

b) Calcule la economa de vapor del equipo.

4.Un evaporador de doble efecto se utilizar para concentrar 10 000 lb/h de una solucin de azcar del 10 al 30% en peso. La alimentacin entra al segundo efecto a 70 oF. El vapor saturado a 230 oF se alimenta la primer efecto. La temperatura del condensador final ser 110oF. Los coeficientes totales de transferencia de calor se estiman 400 y 300 BTU/h ft2 para el primer y segundo efecto respectivamente. Las superficies de calentamiento son las mismas en cada efecto. Considerando el Cp constante e igual a 0.95 BTU/lb oF, calcular,

a.- La temperatura de cada efecto.

b.- El consumo de vapor

c.- Las libras de agua evaporada por libra de vapor vivo.

d.- La concentracin de azcar a la salida del segundo efecto.

5.Un caudal de 14 400 Kg/h de una solucin de NaOH al 10% en peso se quiere concentrar hasta un 50% en un evaporador de triple efecto (ver figura), con alimentacin en contra corriente. La alimentacin ingresa a 25oC. Se dispone de vapor de calentamiento a 12 Kg/cm2 y la temperatura del condensador es 30oC. Las reas son iguales. Calcular,

a.- La superficie de calefaccin

b.- El consumo de vapor

c.- La economa de vapor (masa de vapor producida/masa de vapor vivo)

Considere para este sistema que U1 = 3 442 Kcal/h m2 ,U2 = 3 012 Kcal/h m2 y U3= 2 585 Kcal/h m2.

1er

EFECTO

2do

EFECTO

3er

EFECTO

Al

condensador

Carga

Vapor

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