Taller Definitivo Dctm
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TALLER POSCOSECHA 2 DIANA CAROLINA TROCHEZ MONTOYA DIANA MARCELA PALACIOS COVALEDA
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TALLER POSCOSECHA 2 DIANA CAROLINA TROCHEZ MONTOYA DIANA MARCELA PALACIOS COVALEDA
6.4-1 Coeficiente de transferencia de calor en un evaporador de efecto simple
Una alimentación de 4535 Kg/hr de una solución de sal al 20% en peso y 311K, entra continuamente
a un evaporador de efecto simple para concentrarla a 3.0%. La presión atmosférica y el área del
evaporador es 69.7 m2. El calentamiento se logra con vapor de agua saturado a 383.2K. Puesto que la
solución es diluida, se puede suponer que tiene el mismo punto de ebullición del agua. Se estima que la
capacidad calorífica de la alimentación es Cp.= 4.10 kJ/Kg.K. Calcúlense las cantidades de vapor y de
líquidos producidos y el coeficiente total de transferencia de calor U.
Solución
( ) ( )
hl= 0 (temperatura base=373 K)
( )
( )
Los valores de Hv y λ se encuentran en las tablas termodinámicas.
Hv@373K,101KPa=2257 kJ/kg
λ @382K =2230 kJ/kg
( ) ( ) ( )
( )(
)
( )
( )
( )
6.4-2 Efecto del aumento de la alimentación en un evaporador
Con los mismos valores del área, U, presión del vapor de agua, presión del evaporador y temperatura
de la alimentación del problema 6.4-1, calcúlense las cantidades del líquido y vapor producido y la
concentración del líquido de salida cuando la velocidad de alimentación se aumenta a 6804 Kg/hr.
Solución
( ) ( ) ( )
( )
6.4-3 Efecto de la presión del evaporador sobre la capacidad y la composición del producto.
Recalcúlese el ej. 6.4-1, esta vez con una presión de evaporador de 41.4 kPa en lugar de 101.32kPa abs.
Úsense los ismos valores de presión de vapor de agua, área A y coeficiente de transferencia de calor U.
a) Determínese la nueva capacidad o velocidad de alimentación con estas condiciones. La
composición del producto líquido será la misma de antes.
Solución
[email protected]=2316.5 kJ/kg
λ =2230 kJ/kg
( )
(
)
b) Determínese la nueva composición del producto al aumentar la velocidad de alimentación a
18144 Kg/hr.
De la ecuación anterior
( )
(
)
6.4-7 Efecto de la temperatura de alimentación en la evaporación de una solución de NaOH
Un evaporador de efecto simple está concentrando una alimentación de 9072 Kg/hr de una solución
de NaOH al 10% en peso en agua para obtener un producto con 50% de sólidos. La presión del
vapor de agua saturado que se usa es 42 kPa (man) y la presión en el espacio del vapor del evaporador
es 20 kPa (abs). El coeficiente total de transferencia de calor es de 1988 W/m2.K. Calcúlense el vapor
de agua usado, la economía de vapor en Kg vaporizados/Kg vapor de agua y el área para las siguientes
condiciones de alimentación:
a) Temperatura de alimentación de 288.8K (15.6ºC)
( ) ( )
T@20KPa= 60.06 ºC
Ahora con la tabla de Duhring para NaOH a 60.06 ºC y 50%
T1= 103.7 ºC
Con la grafica de entalpia y concentración
Para NaOH al 10% y una Talimentación = 15.6 ºC hf= 101kJ/kg
Para Na OH al 50% y T1= 103.7 ºC hl= 560kJ7kg
Ahora con las tablas termodinámicas
[email protected]ºC, 20 Kpa= 2691.99 kJ/kg
Ts@42 kPa(man)=245.87 Kpa (abs) =123.7 ºC
λ@42kpa(man)=245.87 Kpa (abs) =2191.86 kJ/kg
( ) ( ) ( ) ( )
( ) (
)
( )
( )
( )
b) Temperatura de alimentación de 322.1K (48.9ºC)
T1= 103.7 ºC
Con la grafica de entalpia y concentración
Para NaOH al 10% y una Talimentación = 48.9ºC hf= 215kJ/kg
Para Na OH al 502% y T1= 103.7 ºC hl= 560kJ7kg
Hv = 2691.99 kJ/kg
( ) ( ) ( ) ( )
( )(
)
( )
6.4-8 Coeficiente de transferencia de calor para evaporar NaOH
Para concentrar 4536 Kg/hr de una solución de NaOH al 10% en peso hasta el 20% en peso, se está
usando un evaporador de efecto simple que tiene un área de 37.6m2. La alimentación entra a 21.1ºC
(294.3). Se usa vapor de agua saturado a 110ºC (383.2 K) como medio de calentamiento y la presión en
el espacio del vapor del evaporador es 51.7 kPa. Calcúlense los Kg/hr de vapor de agua utilizado y el
coeficiente total de transferencia de calor.
( ) ( )
[email protected]= 82.03 ºC
Ahora con la tabla de Duhring para NaOH a 82.03 ºC y 20%
T1= 87 ºC
Con la grafica de entalpia y concentración
Para NaOH al 10% y una Talimentación = 21.1 ºC hf= 120kJ/kg
Para NaOH al 20% y T1= 87 ºC hl= 350kJ7kg
Ahora con las tablas termodinámicas
Hv@87ºC, 51.7 Kpa= 2656.51 kJ/kg
λ@110ºC =2229.66 kJ/kg
( ) ( ) ( ) ( )
( ) (
)
( )
( )
6.4-9 Producción en un evaporador de efecto simple
Un evaporador está concentrando F Kg/hr. A 311 K de una solución de NaOH al 20% en peso hasta
el 50% en peso. El vapor de agua saturado usado para el calentamiento esta a 399.3 K. La presión en
el espacio de vapor del evaporador es 13.3 kPa abs. El coeficiente total es 1420 W/m2. K y el área es
86.4 m2. Calcúlense la velocidad de alimentación de F del evaporador.
[email protected]= 51.20ºC
Ahora con la tabla de Duhring para NaOH a 51.2 ºC y 50%
T1= 94 ºC
Con la grafica de entalpia y concentración
Para NaOH al 20% y una Talimentación = 38 ºC hf= 181kJ/kg
Para NaOH al 50% y T1= 94 ºC hl= 378kJ7kg
Ahora con las tablas termodinámicas
Hv@94ºC, 13.3 Kpa= 2676.04 kJ/kg
λ@126.3ºC =2239.84 kJ/kg
( )
( )( )
(
)
(
)
Tenemos que:
Entonces reemplazando y despejando:
(
)
(
)
