Problemas Evaporacion 2 y 4 Efectos

7/28/2019 Problemas Evaporacion 2 y 4 Efectos

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PROBLEMA 1Se utiliza un evaporador de doble efecto para

concentrar un alimento lquido desde 5 hasta 35 %de slidos totales. El producto concentrado sale delsegundo efecto a una velocidad de 1000 kg/h. Elalimento entra al primer efecto a 60 C,

disponindose de vapor saturado a 169.06 kPa.Suponer que las superficies son iguales en los dosefectos y que la temperatura de evaporacin en elsegundo efecto es de 40 C. El coeficiente globalde transmisin de calor en el primer efecto es de

850 W/m2 C y de 600 W/m2 C en el segundo.Calcular la economa del vapor y la superficienecesaria en cada efecto. (Suponer que TEFECTO 1= TEFECTO 2 )


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ESQUEMA DE UN EVAPORADOR DE

DOBLE EFECTO


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DATOS :


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DETERMINAR:


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SOLUCION :


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(3) Hallando T1


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(4) Como A1= A2 , entonces:


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Alimento lquido:


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(5) Entalpas


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Adems, de las tablas de vapor,


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(6) Reemplazando las entalpas

en la ecuacin 3


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(7) Balance de energa:

Primer efecto


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Segundo efecto :


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(8) Sistema de ecuaciones:


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Por lo tanto :


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(9) Hallamos la economa del

vapor :


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(10) Hallando las reas :


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PROBLEMA 2

Se prueba un evaporador de cudruple efecto paraconcentrar un zumo de fruta que no presenta un

aumento apreciable del punto de ebullicin. Se disponede vapor a 143.27 kPa, y el punto de ebullicin delproducto en el cuarto efecto es de 45C. Loscoeficientes globales de transmisin de calor son de3000 W/m^2 * C en el primer efecto, 2500 W/m^2 *C, en el segundo efecto, 2100 W/m^2 * C, en eltercer efecto, y 1800 W/m^2 * C, en el cuarto efecto.Calcular la temperatura de ebullicin del producto en elprimer, segundo y tercer efecto. Suponer que la reasde calentamiento son de 50 m^2 en cada uno de losefectos. El caudal msico de vapor que entra en el

primer efecto es 2400 kg. /h, la velocidad dealimentacin de lquido con un 5% de slidos totales alprimer efecto es de 15000 kg/h. El productoconcentrado sale del primer efecto con un 6.25 % deslidos totales y la concentracin del producto queabandona el segundo efecto contiene 8.82% de slidos.


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DATOS :

P= 143.23 kPa por tabla de vapor saturado

Ts=110CCaudal Msico de vapor o condensado (ms):2400 kg/h = 0.66 kg/s

Caudal Msico del lquido diluido alimentado (mf):1500 kg/h = 4.17 kg/s

Fraccin de Slidos en la corriente de alimentacin(Xf)= 5%(Xf1)= 6.25%

(Xf2)= 8.82%Coeficiente global de transmisin de calor

U1= 3000 W/m^2 * CU2= 2500 W/m^2 * CU3= 2100 W/m^2 * CU4= 1800 W/m^2 * C


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ESQUEMA DEL PROBLEMA

mf3Xf3

mf2Xf2 = 8.82%

mf1Xf1 = 6.25%

ms

Ts= 110C

mf= 1500 Kg/hTfXf= 5%

mv1 mv2 mv3

mpT = 45CXp

mv4,T=45C

1

T1, U1, A

2

T2, U2, A

3

T3, U3, A

4

T4, U4, A


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CALCULOS REAL IZADOS

Teniendo en cuenta el Balance de Materia:

mf = mv1 + mv2+ mv3+mv4+mp

Xmf =Xp*mp

Balance de Materia de Slidos en

Efectos(1)y (2)Xf*mf= Xf1*mf1

(0.05)*(4.17 kg/s) = (0.0625)*(mf1)

mf1 = 3.34

Xf1*mf1= Xf2*mf2

(0.0625)*(3.34kg/s) = (0.082)*(mf2)

mf2= 2.55


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Haciendo balance de materia para efectos

(1) y (2):

mf = mv1+mf1 (*)

4.17kg /s =mv1+ 3.34 kg / smv1=0.83 kg/ s

mf1 = mv2+mf2 (**)3.34 kg /s= mv2+2.55 kg/s

mv2 = 0.79 kg /s


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Partiendo de la Ecuacin de Transmisin de calor a

travs de cambiadores de calor de los diferentes

efectos, se pueden hallar: T1, T2 y T3

q = UA (Ts-T1) = ms* hv (Ts)- ms * hc (Ts)

Hallando T1 :

De la tabla de vapor:hg = Hv ( 110C ) = 2691.5 kJ/ kg ..(I)hf = Hc ( 110C) = 461.50 kJ/ kg ..(II)

q1 = U1*A1 (Ts-T1) = ms* Hv (Ts)- ms * Hc (Ts)

(3000 W/m^2 * C) *(50 m^2)*(110- T1)C= (0.66 kg/s)*(2691.5-461.50) Kj/kg

(3000 W/m^2 * C) *(50 m^2)*(110- T1) C=1471.93 kJ/kg

(110- T1)C=9.81

T1= 100.19 C


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Hallando T2:

De tabla de Vapor: para Hc(100.19C) yHv(100.19C), interpolamos a esa temperatura

por no encontrarla en tabla:

Hc(100.19C) = 419.8 KJ / kg

Hv(100.19C) = 2676.4 KJ / Kg

q2 = U2*A2 (T1-T2) = mv1*( Hv (T1)- Hc (T1))

(2500 W/m^2 * C)*(50m^2)*(100.19- T2) = (0.83

KJ/s)*(2676.4 -419.85) KJ/ kg(100.19- T2) =1.49

T2 =98.7 C


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Hallando T3:

De tabla de Vapor: para Hc (98.7C) y Hv(98.7C),

interpolamos a esa temperatura por no encontrarlaen tabla:

Hc (98.7C) = 413.6 KJ / kg

Hv (98.7C) = 2674.02 KJ / kg

q3 = U3*A3 (T2-T3) = mv2* (Hv (T2)- Hc (T2))

(2100 W/m^2 * C)*(50m^2)*(98.7- T3) = (0.79KJ/ s)*(2674.02-413.6) KJ/kg

(98.7- T3) = 17

T3 = 81.7C


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RESULTADOS

T1= 100.19 CT2 =98.7 C

T3 = 81.7C

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