CEBI E7 4:...
13
CEBI_E7_4: Evaporación
Transcript of CEBI E7 4:...
CEBI_E7_4: Evaporación
Objetivos
• Concentración de soluciones acuosas.
• Concentración de soluciones acuosas y
posterior cristalización de los solutos por
enfriamiento de la solución concentrada.
• Obtención de agua libre de sólidos y con
bajo contenido de minerales que puede
emplearse para la alimentación de
calderas.
Factores de proceso
• Concentración del líquido. A medida que la solución se evapora y
concentra ↑↑ m y →» ↓↓ h. Se requerirá ↑↑turbulencia.
• Solubilidad. Al aumentar la concentración puede precipitar el soluto.
• Sensibilidad térmica de materiales biológicos. Debe evitarse
calentamiento prolongado.
• Formación de espumas
• Presión y temperatura de ebullición. A mayores presiones, mayores
temperaturas. A medida que se concentra la solución, también
aumenta la temperatura de ebullición. Sin embargo este aumento es
de menor intensidad en soluciones de macromoléculas (ej.
proteínas y polisacáridos) en comparación con áquel de las
soluciones de sales.
• Formación de incrustaciones.
Tipos de equipos
Evaporador de tubos horizontales con
circulación natural
Evaporador de tubos verticales.
Evaporadores de película
Evaporador de circulación forzada
Superficie raspada
para fluidos de
mucha viscosidad y
termosensibles
Métodos de
operación
• Simple efecto
• Múltiple efecto
Simple efecto
Mútiple efecto
Método de cálculo para
evaporadores de un solo efecto
Capacidad del evaporador:
Se determina mediante un
balance de calor y materia
Coeficiente global de
Transferencia de Q
Temperatura de
ebullición del líquido
que se evapora
Temperatura de
condensación del
vapor de la caldera
•Calor latente del vapor
de agua a TS .
•Se obtiene de las
tablas de vapor.
Coeficientes típicos de
transferencia de calor para
diversos evaporadores
Tipo de evaporador U
W / m2 K BTU/h ft2 °F Tubo vertical corto, circulación natural 1100-2800 200-500 Tubo horizontal, circulación natural 1100-2800 200-500 Tubo vertical largo, circulación natural 1100-400 200-700 Tubo vertical largo, circulación forzada 2300-11000 400-2000 Película con agitación 680-2300 120-400
Método de cálculo para
evaporadores de un solo efecto
Balance de masa total:
Balance de masa para el soluto:
Balance de calor:
Calor transferido a través del área superficial de calentamiento:
Ej. Area de TQ en un
evaporador de un solo efecto
• Un evaporador continuo de simple efecto concentra
9000 kg/h de una solución de aminoácidos al 1% en
peso que entra a 38ºC, hasta una concentración final de
15% en peso. El vapor en el evaporador trabaja a
presión reducida de 20 kPa y el vapor del agua que se
utiliza para calentar, está saturado a 101,3 kPa.
El coeficiente global U = 1704 W/m2 K. Calcule:
a) las cantidades de vapor y de producto líquido.
b) area de transferencia requerida,
c) cantidad de vapor suministrado por la caldera.
Dato: cpF: 4,14 kJ/kg ºC.
Ej. Area de TQ en un
evaporador de un solo efecto
