Dimensionamiento de un Cuadruple Efecto-Andrés Vodopivec.xlsx

Dimensionamiento de un Evaporador Cuadruple Efecto con Alimentación en Paralelo

0.147 0.156

0.0 0.0

W (kg/h) = 0.153

24.7

F (kg/h) = 1.0 0.838

23.0 27.4

108.0 107.8

Presiones de Operación RECOMENDADAS Presiones de Operación en los Efectos

1275.0 mm Hg abs. 1275.0 mm Hg abs.





Factores de Evaporación

0.964

1.021

1.089

1.169

4.24

E1 (kg/h) = E2 (kg/h) =

Y1 = Y2 =

PW (psia) =

L1 (kg/h) = L2 (kg/h) =

BF = B1 = B2 =

TF (C) = T1 (C) = T2 (C) =

PW = PW =

P1 = P1 =

P2 = P2 =

P3 = P3 =

P4 = P4 =

E1/W

E2/W

E3/W

E4/WEconomía del

Vapor

EFECTO I EFECTO II

B9

Andrés Vodopivec: Flujo de Vapor Dato a ingresar - Debe ser modificado hasta que: (Agua Real Evap. = Agua Calculada)

C16

Andrés Vodopivec: Flujo total de alimentación al cuadro Dato a Ingresar

C17

Andrés Vodopivec: Brix del flujo total de alimentación al cuadro Dato a Ingresar

C18

Andrés Vodopivec: Temperatura del flujo total de alimentación al cuadro Dato a Ingresar

F21

Andrés Vodopivec: Presión del vapor de calentamiento al Primer Efecto

F22

Andrés Vodopivec: Presión del vapor en el Primer Efecto

F23

Andrés Vodopivec: Presión del vapor en el Segundo Efecto

F24

Andrés Vodopivec: Presión del vapor en el Tercer Efecto

F25

Andrés Vodopivec: Presión del vapor de calentamiento en el Melador

Dimensionamiento de un Evaporador Cuadruple Efecto con Alimentación en Paralelo

0.166 0.178

0.0 0.0

0.676 0.514 0.352

34.0 44.7 65.3

97.8 84.4 62.7

Presiones de Operación en los Efectos

Agua Real Evaporada = Agua Calculada0.648 = 0.648

E3 (kg/h) = E4 (kg/h) =

Y3 = Y4 =

L3 (kg/h) = L4 (kg/h) =

B3 = B4 =

T3 (C) = T4 (C) =

EFECTO III EFECTO IV

N17

Andrés Vodopivec: Brix del flujo total concentrado Dato a Ingresar

Cálculo del Área de Transferencia en Paralelo

Ingreso de Datos:F= 1.0 kg/h

23.0

108.0 C

1275.0 mm Hg abs

115.3 C

957.4 mm Hg abs 0 cm Hg

106.7 C


96.2 C

379.9 mm Hg abs 38.01 cm Hg

81.7 C


55.3 C

65.3

Balance de Azúcar y Agua: Datos Asumidos:W=

Total (kg/h) Sólido (kg/h) Líquido (kg/h)

Solución diluída: 1 0.23 0.77

Solución Concentrada: 0.4 0.23 0.1

Agua Evaporada: 0.6478 0 0.6Datos Calculados:

Agua Evaporada:

Calculando concentaciones y flujos faltantes:27.4 Efecto 1

0.8 kg/h 107.8 C

34.0 0.60 C (por PH)

0.7 kg/h 1.12 C (Brix+PH)

44.7 Efecto 3

0.5 kg/h 84.4 C

0.4 kg/h 1.4 C (por PH)

2.67 C (por PH)

BF=

TF=

Pw=

tw=

P1= P1vacio =

tv1=

P2= P2vacio =

tv2=

P3= P3vacio =

tv3=

P4= P3vacio =

tv4=

B4=

E1=

E2=

E3=

E4=

E1=

E2=

E3=

E4=

Calculando ΔtT:B1=

L1= teb1=

B2= EPE1=L2=

B3=

L3= teb3=

L4= EPE3=

B4

Andrés Vodopivec: Flujo de alimentación al Cuadro (dato ingresado)

B5

Andrés Vodopivec: Brix del alimento (dato ingrsado)

B6

Andrés Vodopivec: Temperatura del alimento (dato ingresado)

B7

Andrés Vodopivec: Presión de vapor que calienta el primer efecto (dato ingresado)

B8

Andrés Vodopivec: Temperatura correspondiente a la presión (dato calculado)

B9

Andrés Vodopivec: Presión de vapor en el primer efecto (dato ingresado)

B10

Andrés Vodopivec: Temperatura correspondiente a la presión en el primer efecto (dato calculado)

B11

Andrés Vodopivec: Presión de vapor en el segundo efecto (dato ingresado)

B12

Andrés Vodopivec: Temperatura correspondiente a la presión en el segundo efecto (dato calculado)

B13

Andrés Vodopivec: Presión de vapor en el tercer efecto (dato ingresado)

B14

Andrés Vodopivec: Temperatura correspondiente a la presión en el tercer efecto (dato calculado)

B15

Andrés Vodopivec: Presión de vapor en el cuarto efecto (dato ingresado)

B16

Andrés Vodopivec: Temperatura correspondiente a la presión en el cuarto efecto (dato calculado)

B17

Andrés Vodopivec: Brix de salida del flujo del último efecto (dato ingresado)

C22

Andrés Vodopivec: Total de flujo de alimentación

D22

Andrés Vodopivec: Flujo total de sólidos que ingresan con la alimentación

E22

Andrés Vodopivec: Contenido de agua en el flujo total que ingresa al cuadro

C23

Andrés Vodopivec: Total de solución concentrada que sale del último efecto

D23

Andrés Vodopivec: Flujo total de sólidos que salen. (Sólidos que entran = Sólidos que salen - por concepto de conservación de la materia)

E23

Andrés Vodopivec: Contenido de agua en el flujo total que sale del Melador

C24

Andrés Vodopivec: Total del flujo del agua evaporada entre los 4 efectos (calculada a través del balance global)

D24

Andrés Vodopivec: Se considera despreciable el contenido de sólidos arrastrados en comparación con el flujo de sólidos que ingresan.

E24

Andrés Vodopivec: Agua total eliminada del flujo alimentado

B33

Andrés Vodopivec: Brix de salida del flujo que sale del primer efecto

B34

Andrés Vodopivec: Flujo total que sale del primer efecto y es de alimento al segundo efecto

E34

Andrés Vodopivec: Temperatura de ebullición de la solución (Temp. ebullición del agua pura +EPE)

B35

Andrés Vodopivec: Brix de salida del flujo que sale del segundo efecto

E35

Andrés Vodopivec: Elevación del Punto de Ebullición

F35

Andrés Vodopivec: Tomado del libro: Handbook of Cane Sugar Engineering, Hugot, 3era edición, pág. 500, Tabla 32,3

B36

Andrés Vodopivec: Flujo total que sale del segundo efecto y es de alimento al tercer efecto

F36

Andrés Vodopivec: Fórmula tomada del libro: Handbook of Cane Sugar Engineering, Hugot, 3era edición, pág. 499, ecuación 32,4

B37

Andrés Vodopivec: Brix de salida del flujo que sale del tercer efecto

B38

Andrés Vodopivec: Flujo total que sale del tercer efecto y es de alimento al cuarto efecto

E38


B39

Andrés Vodopivec: Flujo total que sale del melador

E39


F39


F40


47.1 C

Tabla Resumen:

115.27 529 0 529 --- 645

7.46 --- --- --- --- ---

107.81 --- --- --- --- ---

1.12 --- --- --- --- ---

106.69 535 0.5 536 --- 642

8.86 --- --- --- --- ---

97.83 --- --- --- --- ---

1.66 --- --- --- --- ---

96.16 542 0.8 543 --- 638

11.80 --- --- --- --- ---

84.36 --- --- --- --- ---

2.67 --- --- --- --- ---

81.70 551 1.2 552 632

18.99 --- --- --- --- ---

62.71 --- --- --- --- ---

7.41 --- --- --- --- ---

55.29 567 3.4 570 --- 622F 108.00 --- --- --- 94.3 ---

107.81 --- --- --- 91.5 ---

97.83 --- --- --- 79.5 ---

84.36 --- --- --- 63.6 ---

62.71 --- --- --- 40.2 ---

Balances de Materia y Energía en cada Efecto:

Efecto 1

Efecto 2

Efecto 3

Efecto 4

ΔtT=

Temperatura (C)

λ (kcal/kg)

Recalentado (kcal/kg)

Suma (kcal/kg)

hlíquido (kcal/kg)

Hvapor (kcal/kg)

tw

Δt1

teb1

EPE1

tV1

Δt2

teb2

EPE2

tv2

Δt3

teb3

EPE3

tv3

Δt4

teb4

EPE4

tv4

L1

L2

L3

L4

Balance de Energía (BE1)

Balance de Materia (BM1)







221

1122221111

11

1111

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELF

pérdidashWhLHEhFHW

VVV

wVFw

443

3344443333

332

2233332222

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

VVV

VVV

F42

Andrés Vodopivec: Diferencial de temperatura disponible en el Cuadro (Temp. del vapor de calentamiento - Temp. de ebullición de la sol. En el último efecto - EPEs de todos los efectos)

C47

Andrés Vodopivec: Calor latente de vapor de agua pura

D47

Andrés Vodopivec: Entalpía del vapor recalentado por el EPE en los efectos

E47

Andrés Vodopivec: Calor Latente + Recalentamiento

F47

Andrés Vodopivec: Entalpía de las sustancia en fase líquida

G47

Andrés Vodopivec: Entalpía de las sustencia en fase vapor

B66

Andrés Vodopivec: Temperatura del alimento

F66

Andrés Vodopivec: Fórmula tomada de: Control de los Evaporadores de los Laboratorios de Procesos Productivos de la Universidad Nacional de Colombia, Valentina Echeverri, pág. 78, ecuación 2.42

B67

Andrés Vodopivec: Temp. de ebullción en el primer efecto

F67


B68

Andrés Vodopivec: Temp. de ebullición en el Segundo Efecto

F68


B69

Andrés Vodopivec: Temp. de ebullción en el Tercer Efecto

F69


B70

Andrés Vodopivec: Temp. de ebullición en el Melador

F70


0.1476 kg/h

0.1562 kg/h

0.1659 kg/h

0.1770 kg/h

Comprobando Balance de Agua Evaporada:

1 kg/h

Las cantidades de calor transmitidas en cada efecto son:

81 kcal79 kcal85 kcal92 kcal

Calculando las áreas en cada efecto:

0.01 1960

0.01 1610

0.01 1300

0.01 870

0.01

Los nuevos incrementos de temperaturas son:

7.5 C

8.9 C

11.8 C

19.0 C

Despejando E1 y E2 de las ecuaciones de balance:

E1 =

E2 =

E3 =

E4 =

m2 U1 = kcal/(h*m2*C)




Apromedio = m2

EvaporadaAguaEEEE 4321

334

223

112

1

V

V

V

W

Eq

Eq

Eq

Wq

11

11 tU

qA

22

22 tU

qA

A

Uqt

A

Uqt

A

Uqt

A

Uqt

444

333

222

111

/

/

/

/

33

33 tU

qA

44

44 tU

qA

B109

Andrés Vodopivec: Área de transferencia en el primer efecto

E109

Andrés Vodopivec: Tomado del libro: Handbook of Cane Sugar Engineering, Hugot, 3era edición, pág. 572, Tabla 32.16

B111

Andrés Vodopivec: Área de transferencia en el segundo efecto

E111


B113

Andrés Vodopivec: Área de transferencia en el tercer efecto

E113


B115

Andrés Vodopivec: Área de transferencia en el cuarto efecto

E115


B117

Andrés Vodopivec: Área de transferencia promedio entre los cuatro efectos

B121

Andrés Vodopivec: El incremento de temperatura en el primer efecto debe ser igual al calculado inicialmente

B123

Andrés Vodopivec: El incremento de temperatura en el segundo efecto debe ser igual al calculado inicialmente

B125

Andrés Vodopivec: El incremento de temperatura en el Tercer efecto debe ser igual al calculado inicialmente

B127

Andrés Vodopivec: El incremento de temperatura en el Melador debe ser igual al calculado inicialmente


Nomenclatura

--- No Aplica

F Alimentación al cuadro

B Brix del flujo

E Agua evaporada

Temp. del vapor de agua pura

P Presión de vapor de agua

EPE Elevación del punto de ebullición

L Flujo de jugo de salida de los efectos

q Calor Transmitido en los efectos

A Área de transferencia de calor

Δt Diferencial de temperatura

Datos Asumidos:0.1527 kg/h

0.1619 kg/h

0.1619 kg/h

0.1619 kg/h

0.1619 kg/h

Datos Calculados:

0.1476 kg/h

0.1562 kg/h

0.1659 kg/h

0.1770 kg/h

0.6467 kg/h

Efecto 2 7.5 C

97.8 C 8.9 C

0.9 C (por PH) 11.8 C

1.66 C (Brix+PH) 19.0 C

Efecto 4 Datos Calculados:

62.7 C 7.5 C

4.2 C (por PH) 8.9 C

7.41 C (Brix+PH) 11.8 C

19.0 C

tV

Distribuyendo ΔtT:Δt1=

teb2= Δt2=

EPE2=Δt3=

Δt4=

teb4= Δt1=

EPE4=Δt2=

Δt3=

Δt4=

H20

Andrés Vodopivec: Vapor requerido de 10 psig

H21

Andrés Vodopivec: Por falta de datos se asume inicialmente que el agua total evaporada se divide para el número de efectos

H22


H23


H24


H26

Andrés Vodopivec: Tasa de evaporación calculada. Debe ser igual a la asumida (E1 calculado = E1 Asumido)

H27


H28


H29


H30

Andrés Vodopivec: El valor debe ser igual al agua total evaporada en el Balance de Azúcar y Agua

N33

Andrés Vodopivec: Diferencial de temperatura disponible en el Primer Efecto

H34


N34

Andrés Vodopivec: Diferencial de temperatura disponible en el Segundo Efecto

H35


I35


N35

Andrés Vodopivec: Diferencial de temperatura disponible en el Tercer Efecto

I36


N36

Andrés Vodopivec: Diferencial de temperatura disponible en el Melador

H38


N38

Andrés Vodopivec: Diferencial de temperatura calculado en el primer efecto a partir del área de transferencia promedio (debe ser igual al calculado inicalmente)

H39


I39


N39

Andrés Vodopivec: Diferencial de temperatura calculado en el Segundo efecto a partir del área de transferencia promedio (debe ser igual al calculado inicalmente)

I40


N40

Andrés Vodopivec: Diferencial de temperatura calculado en el tercer efecto a partir del área de transferencia promedio (debe ser igual al calculado inicalmente)

N41

Andrés Vodopivec: Diferencial de temperatura calculado en el Melador a partir del área de transferencia promedio (debe ser igual al calculado inicalmente)

47.1 CΔtT=

221

1122221111

11

1111

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELF

pérdidashWhLHEhFHW

VVV

wVFw

443

3344443333

332

2233332222

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

VVV

VVV

Fw hFHWpérdidas 0125,0

1111010,0 hLHEpérdidas V



N42

Andrés Vodopivec: Debe ser igual al calculado inicialmente

I74

Andrés Vodopivec: Tomado del libro: Handbook of Cane Sugar Engineering, Hugot, 3era edición, pág. 562, Loss of Heat

I76

Andrés Vodopivec: Tomado del libro: Handbook of Cane Sugar Engineering, Hugot, 3era edición, pág. 563, Tabla 32.13, Loss of Heat

I78


I80


Microsoft Editor de ecuaciones 3.0



23.0

108.0 C

1275.0 mm Hg abs

115.3 C


106.7 C


96.2 C


81.7 C


55.3 C

65.3






Agua Evaporada:


0.9 kg/h 107.8 C

33.0 0.60 C (por PH)


43.4 Efecto 3

0.5 kg/h 84.3 C

0.4 kg/h 1.4 C (por PH)

2.58 C (por PH)

BF=

TF=

Pw=

tw=

P1= P1vacio =

tv1=

P2= P2vacio =

tv2=

P3= P3vacio =

tv3=

P4= P3vacio =

tv4=

B4=

E1=

E2=

E3=

E4=

E1=

E2=

E3=

E4=

Calculando ΔtT:B1=

L1= teb1=

B2= EPE1=L2=

B3=

L3= teb3=

L4= EPE3=

B4


B5


B6


B7


B8


B9


B10


B11


B12


B13


B14


B15


B16


B17


C22


D22


E22


C23


D23


E23


C24


D24


E24


B33


B34


E34


B35


E35


F35


B36


F36


B37


B38


E38


B39


E39


F39


F40


47.3 C

Tabla Resumen:

115.27 529 0 529 --- 645

7.48 --- --- --- --- ---

107.79 --- --- --- --- ---

1.10 --- --- --- --- ---

106.69 535 0.5 536 --- 642

8.90 --- --- --- --- ---

97.78 --- --- --- --- ---

1.62 --- --- --- --- ---

96.16 542 0.7 543 --- 638

11.89 --- --- --- --- ---

84.28 --- --- --- --- ---

2.58 --- --- --- --- ---

81.70 551 1.2 552 632

18.99 --- --- --- --- ---

62.71 --- --- --- --- ---

7.41 --- --- --- --- ---

55.29 567 3.4 570 --- 622F 108.00 --- --- --- 94.3 ---

107.79 --- --- --- 91.8 ---

97.78 --- --- --- 80.0 ---

84.28 --- --- --- 64.2 ---

62.71 --- --- --- 40.2 ---


Efecto 1

Efecto 2

Efecto 3

Efecto 4

ΔtT=

Temperatura (C)

λ (kcal/kg)


Suma (kcal/kg)

hlíquido (kcal/kg)

Hvapor (kcal/kg)

tw

Δt1

teb1

EPE1

tV1

Δt2

teb2

EPE2

tv2

Δt3

teb3

EPE3

tv3

Δt4

teb4

EPE4

tv4

L1

L2

L3

L4









221

1122221111

11

1111

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELF

pérdidashWhLHEhFHW

VVV

wVFw

443

3344443333

332

2233332222

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

VVV

VVV

F42


C47


D47


E47


F47


G47


B66


F66


B67


F67


B68


F68


B69


F69


B70


F70


0.1472 kg/h

0.1559 kg/h

0.1662 kg/h

0.1784 kg/h


1 kg/h




0.01 1900

0.01 1630

0.01 1250

0.01 930

0.01


7.7 C

8.8 C

12.3 C

17.9 C


E1 =

E2 =

E3 =

E4 =





Apromedio = m2


334

223

112

1

V

V

V

W

Eq

Eq

Eq

Wq

11

11 tU

qA

22

22 tU

qA

A

Uqt

A

Uqt

A

Uqt

A

Uqt

444

333

222

111

/

/

/

/

33

33 tU

qA

44

44 tU

qA

B109


E109


B111


E111


B113


E113


B115


E115


B117


B121


B123


B125


B127



Nomenclatura

--- No Aplica


B Brix del flujo

E Agua evaporada









0.1 kg/h

0.2 kg/h

0.2 kg/h

0.2 kg/h

Datos Calculados:

0.1 kg/h

0.2 kg/h

0.2 kg/h

0.2 kg/h

0.6 kg/h

Efecto 2 7.5 C

97.8 C 8.9 C

0.9 C (por PH) 11.9 C

1.62 C (Brix+PH) 19.0 C


62.7 C 7.7 C

4.2 C (por PH) 8.8 C

7.41 C (Brix+PH) 12.3 C

17.9 C

tV


teb2= Δt2=

EPE2=Δt3=

Δt4=

teb4= Δt1=

EPE4=Δt2=

Δt3=

Δt4=

H20


H21

Andrés Vodopivec: Se asume que la tasa de evaporación en el primer efecto es igual a la calculada en la interación anterior

H22

Andrés Vodopivec: Se asume que la tasa de evaporación en el segundo efecto es igual a la calculada en la interación anterior

H23

Andrés Vodopivec: Se asume que la tasa de evaporación en el tercer efecto es igual a la calculada en la interación anterior

H24

Andrés Vodopivec: Se asume que la tasa de evaporación en el melador es igual a la calculada en la interación anterior

H26


H27


H28


H29


H30


N33


H34


N34


H35


I35


N35


I36


N36


H38


N38


H39


I39


N39


I40


N40


N41


46.8 CΔtT=

221

1122221111

11

1111

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELF

pérdidashWhLHEhFHW

VVV

wVFw

443

3344443333

332

2233332222

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

VVV

VVV





N42


I74


I76


I78


I80




23.0

108.0 C

1275.0 mm Hg abs

115.3 C


106.7 C


96.2 C


81.7 C


55.3 C

65.3






Agua Evaporada:


0.9 kg/h 107.8 C

33.0 0.60 C (por PH)


43.3 Efecto 3

0.5 kg/h 84.3 C

0.4 kg/h 1.4 C (por PH)

2.58 C (por PH)

BF=

TF=

Pw=

tw=

P1= P1vacio =

tv1=

P2= P2vacio =

tv2=

P3= P3vacio =

tv3=

P4= P3vacio =

tv4=

B4=

E1=

E2=

E3=

E4=

E1=

E2=

E3=

E4=

Calculando ΔtT:B1=

L1= teb1=

B2= EPE1=L2=

B3=

L3= teb3=

L4= EPE3=

B4


B5


B6


B7


B8


B9


B10


B11


B12


B13


B14


B15


B16


B17


C22


D22


E22


C23


D23


E23


C24


D24


E24


B33


B34


E34


B35


E35


F35


B36


F36


B37


B38


E38


B39


E39


F39


F40


47.3 C

Tabla Resumen:

115.27 529 0 529 --- 645

7.48 --- --- --- --- ---

107.79 --- --- --- --- ---

1.10 --- --- --- --- ---

106.69 535 0.5 536 --- 642

8.91 --- --- --- --- ---

97.78 --- --- --- --- ---

1.62 --- --- --- --- ---

96.16 542 0.7 543 --- 638

11.89 --- --- --- --- ---

84.27 --- --- --- --- ---

2.58 --- --- --- --- ---

81.70 551 1.2 552 632

18.99 --- --- --- --- ---

62.71 --- --- --- --- ---

7.41 --- --- --- --- ---

55.29 567 3.4 570 --- 622F 108.00 --- --- --- 94.3 ---

107.79 --- --- --- 91.8 ---

97.78 --- --- --- 80.0 ---

84.27 --- --- --- 64.2 ---

62.71 --- --- --- 40.2 ---


Efecto 1

Efecto 2

Efecto 3

Efecto 4

ΔtT=

Temperatura (C)

λ (kcal/kg)


Suma (kcal/kg)

hlíquido (kcal/kg)

Hvapor (kcal/kg)

tw

Δt1

teb1

EPE1

tV1

Δt2

teb2

EPE2

tv2

Δt3

teb3

EPE3

tv3

Δt4

teb4

EPE4

tv4

L1

L2

L3

L4









221

1122221111

11

1111

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELF

pérdidashWhLHEhFHW

VVV

wVFw

443

3344443333

332

2233332222

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

VVV

VVV

F42


C47


D47


E47


F47


G47


B66


F66


B67


F67


B68


F68


B69


F69


B70


F70


0.1472 kg/h

0.1559 kg/h

0.1662 kg/h

0.1785 kg/h


1 kg/h




0.01 1900

0.01 1630

0.01 1250

0.01 930

0.01


7.7 C

8.8 C

12.3 C

17.9 C


E1 =

E2 =

E3 =

E4 =





Apromedio = m2


334

223

112

1

V

V

V

W

Eq

Eq

Eq

Wq

11

11 tU

qA

22

22 tU

qA

A

Uqt

A

Uqt

A

Uqt

A

Uqt

444

333

222

111

/

/

/

/

33

33 tU

qA

44

44 tU

qA

B109


E109


B111


E111


B113


E113


B115


E115


B117


B121


B123


B125


B127



Nomenclatura

--- No Aplica


B Brix del flujo

E Agua evaporada









0.15 kg/h

0.16 kg/h

0.17 kg/h

0.18 kg/h

Datos Calculados:

0.15 kg/h

0.16 kg/h

0.17 kg/h

0.18 kg/h

0.65 kg/h

Efecto 2 7.5 C

97.8 C 8.9 C

0.9 C (por PH) 11.9 C

1.62 C (Brix+PH) 19.0 C


62.7 C 7.7 C

4.2 C (por PH) 8.8 C

7.41 C (Brix+PH) 12.3 C

17.9 C

tV


teb2= Δt2=

EPE2=Δt3=

Δt4=

teb4= Δt1=

EPE4=Δt2=

Δt3=

Δt4=

H20


H21


H22


H23


H24


H26


H27


H28


H29


H30


N33


H34


N34


H35


I35


N35


I36


N36


H38


N38


H39


I39


N39


I40


N40


N41


46.8 CΔtT=

221

1122221111

11

1111

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELF

pérdidashWhLHEhFHW

VVV

wVFw

443

3344443333

332

2233332222

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

VVV

VVV





N42


I74


I76


I78


I80




23.0

108.0 C

1275.0 mm Hg abs

115.3 C


106.7 C


96.2 C


81.7 C


55.3 C

65.3






Agua Evaporada:


0.9 kg/h 107.8 C

33.0 0.60 C (por PH)


43.3 Efecto 3

0.5 kg/h 84.3 C

0.4 kg/h 1.4 C (por PH)

2.58 C (por PH)

BF=

TF=

Pw=

tw=

P1= P1vacio =

tv1=

P2= P2vacio =

tv2=

P3= P3vacio =

tv3=

P4= P3vacio =

tv4=

B4=

E1=

E2=

E3=

E4=

E1=

E2=

E3=

E4=

Calculando ΔtT:B1=

L1= teb1=

B2= EPE1=L2=

B3=

L3= teb3=

L4= EPE3=

B4


B5


B6


B7


B8


B9


B10


B11


B12


B13


B14


B15


B16


B17


C22


D22


E22


C23


D23


E23


C24


D24


E24


B33


B34


E34


B35


E35


F35


B36


F36


B37


B38


E38


B39


E39


F39


F40


47.3 C

Tabla Resumen:

115.27 529 0 529 --- 645

7.48 --- --- --- --- ---

107.79 --- --- --- --- ---

1.10 --- --- --- --- ---

106.69 535 0.5 536 --- 642

8.91 --- --- --- --- ---

97.78 --- --- --- --- ---

1.62 --- --- --- --- ---

96.16 542 0.7 543 --- 638

11.89 --- --- --- --- ---

84.27 --- --- --- --- ---

2.58 --- --- --- --- ---

81.70 551 1.2 552 632

18.99 --- --- --- --- ---

62.71 --- --- --- --- ---

7.41 --- --- --- --- ---

55.29 567 3.4 570 --- 622F 108.00 --- --- --- 94.3 ---

107.79 --- --- --- 91.8 ---

97.78 --- --- --- 80.0 ---

84.27 --- --- --- 64.2 ---

62.71 --- --- --- 40.2 ---


Efecto 1

Efecto 2

Efecto 3

Efecto 4

ΔtT=

Temperatura (C)

λ (kcal/kg)


Suma (kcal/kg)

hlíquido (kcal/kg)

Hvapor (kcal/kg)

tw

Δt1

teb1

EPE1

tV1

Δt2

teb2

EPE2

tv2

Δt3

teb3

EPE3

tv3

Δt4

teb4

EPE4

tv4

L1

L2

L3

L4









221

1122221111

11

1111

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELF

pérdidashWhLHEhFHW

VVV

wVFw

443

3344443333

332

2233332222

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

VVV

VVV

F42


C47


D47


E47


F47


G47


B66


F66


B67


F67


B68


F68


B69


F69


B70


F70


0.1472 kg/h

0.1559 kg/h

0.1662 kg/h

0.1785 kg/h


1 kg/h




0.01 1900

0.01 1630

0.01 1250

0.01 930

0.01


7.7 C

8.8 C

12.3 C

17.9 C


E1 =

E2 =

E3 =

E4 =





Apromedio = m2


334

223

112

1

V

V

V

W

Eq

Eq

Eq

Wq

11

11 tU

qA

22

22 tU

qA

A

Uqt

A

Uqt

A

Uqt

A

Uqt

444

333

222

111

/

/

/

/

33

33 tU

qA

44

44 tU

qA

B109


E109


B111


E111


B113


E113


B115


E115


B117


B121


B123


B125


B127



Nomenclatura

--- No Aplica


B Brix del flujo

E Agua evaporada









0.15 kg/h

0.16 kg/h

0.17 kg/h

0.18 kg/h

Datos Calculados:

0.15 kg/h

0.16 kg/h

0.17 kg/h

0.18 kg/h

0.65 kg/h

Efecto 2 7.5 C

97.8 C 8.9 C

0.9 C (por PH) 11.9 C

1.62 C (Brix+PH) 19.0 C


62.7 C 7.7 C

4.2 C (por PH) 8.8 C

7.41 C (Brix+PH) 12.3 C

17.9 C

tV


teb2= Δt2=

EPE2=Δt3=

Δt4=

teb4= Δt1=

EPE4=Δt2=

Δt3=

Δt4=

H20


H21


H22


H23


H24


H26


H27


H28


H29


H30


N33


H34


N34


H35


I35


N35


I36


N36


H38


N38


H39


I39


N39


I40


N40


N41


46.8 CΔtT=

221

1122221111

11

1111

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELF

pérdidashWhLHEhFHW

VVV

wVFw

443

3344443333

332

2233332222

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

VVV

VVV





N42


I74


I76


I78


I80




23.0

108.0 C

1275.0 mm Hg abs

115.3 C


106.7 C


96.2 C


81.7 C


55.3 C

65.3



Solución diluída: 1.000 0.230 0.770


Agua Evaporada: 0.648 0.000 0.648Datos Calculados:

Agua Evaporada:


0.8528 kg/h 107.8 C

33.0 0.60 C (por PH)

0.6969 kg/h 1.10 C (Brix+PH)

43.3 Efecto 3

0.5307 kg/h 84.3 C

0.3522 kg/h 1.4 C (por PH)

2.58 C (por PH)

BF=

TF=

Pw=

tw=

P1= P1vacio =

tv1=

P2= P2vacio =

tv2=

P3= P3vacio =

tv3=

P4= P3vacio =

tv4=

B4=

E1=

E2=

E3=

E4=

E1=

E2=

E3=

E4=

Calculando ΔtT:B1=

L1= teb1=

B2= EPE1=L2=

B3=

L3= teb3=

L4= EPE3=

B4


B5


B6


B7


B8


B9


B10


B11


B12


B13


B14


B15


B16


B17


C22


D22


E22


C23


D23


E23


C24


D24


E24


B33


B34


E34


B35


E35


F35


B36


F36


B37


B38


E38


B39


E39


F39


F40


47.3 C

Tabla Resumen:

115.27 529 0 529 --- 645

7.48 --- --- --- --- ---

107.79 --- --- --- --- ---

1.10 --- --- --- --- ---

106.69 535 0.5 536 --- 642

8.91 --- --- --- --- ---

97.78 --- --- --- --- ---

1.62 --- --- --- --- ---

96.16 542 0.7 543 --- 638

11.89 --- --- --- --- ---

84.27 --- --- --- --- ---

2.58 --- --- --- --- ---

81.70 551 1.2 552 632

18.99 --- --- --- --- ---

62.71 --- --- --- --- ---

7.41 --- --- --- --- ---

55.29 567 3.4 570 --- 622F 108.00 --- --- --- 94.3 ---

107.79 --- --- --- 91.8 ---

97.78 --- --- --- 80.0 ---

84.27 --- --- --- 64.2 ---

62.71 --- --- --- 40.2 ---


Efecto 1

Efecto 2

Efecto 3

Efecto 4

ΔtT=

Temperatura (C)

λ (kcal/kg)


Suma (kcal/kg)

hlíquido (kcal/kg)

Hvapor (kcal/kg)

tw

Δt1

teb1

EPE1

tV1

Δt2

teb2

EPE2

tv2

Δt3

teb3

EPE3

tv3

Δt4

teb4

EPE4

tv4

L1

L2

L3

L4









Despejando E1, E2, E3 y E4 de las ecuaciones de balance:

221

1122221111

11

1111

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELF

pérdidashWhLHEhFHW

VVV

wVFw

443

3344443333

332

2233332222

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

VVV

VVV

F42


C47


D47


E47


F47


G47


B66


F66


B67


F67


B68


F68


B69


F69


B70


F70


0.1472 kg/h

0.1559 kg/h

0.1662 kg/h

0.1785 kg/h


1 kg/h




0.01 1960

0.01 1610

0.01 1300

0.01 870

0.01


7.5 C

8.9 C

11.8 C

19.1 C

E1 =

E2 =

E3 =

E4 =





Apromedio = m2


334

223

112

1

V

V

V

W

Eq

Eq

Eq

Wq

11

11 tU

qA

22

22 tU

qA

A

Uqt

A

Uqt

A

Uqt

A

Uqt

444

333

222

111

/

/

/

/

33

33 tU

qA

44

44 tU

qA

B109


E109


B111


E111


B113


E113


B115


E115


B117


B121


B123


B125


B127



Nomenclatura

--- No Aplica


B Brix del flujo

E Agua evaporada









0.147 kg/h

0.156 kg/h

0.166 kg/h

0.178 kg/h

Datos Calculados:

0.147 kg/h

0.156 kg/h

0.166 kg/h

0.178 kg/h

0.648 kg/h

Efecto 2 7.5 C

97.8 C 8.9 C

0.9 C (por PH) 11.9 C

1.62 C (Brix+PH) 19.0 C


62.7 C 7.5 C

4.2 C (por PH) 8.9 C

7.41 C (Brix+PH) 11.8 C

19.1 C

tV


teb2= Δt2=

EPE2=Δt3=

Δt4=

teb4= Δt1=

EPE4=Δt2=

Δt3=

Δt4=

H20


H21


H22


H23


H24


H26

Andrés Vodopivec: Tasa de evaporación calculada. Es igual a la asumida (E1 calculado = E1 Asumido)

H27


H28


H29


H30


N33


H34


N34


H35


I35


N35


I36


N36


H38


N38


H39


I39


N39


I40


N40


N41


47.3 CΔtT=

221

1122221111

11

1111

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELF

pérdidashWhLHEhFHW

VVV

wVFw

443

3344443333

332

2233332222

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

VVV

VVV





N42


I74


I76


I78


I80


Desarrollo de las Ecuaciones de Balance de Materia y Energía en el Cuadruple Efecto

W

W

F

Donde:

Nomenclatura SignificadoF Flujo másico de alimentación

W Flujo másico de vaporE Flujo másico de agua evaporada en el efecto L Flujo másico de jugo que sale del efectoH Entalpía de los vapores

Entalpía de los condensadosh Entalpía del jugo B Brix X Fracción de Calor que ingresa perdido a la interperie

Calor lantente

Balance de Materia en el Cuadro

Balance Global de Materia (Agua+Sólidos) (BG)

Balance Global de Sólidos (BGS)

E1 E2

HV1 HV2

HW

E1

hW hV1

L1 L2

hF h1 h2

hV

λV

EFECTO I EFECTO II

4LEF TOTAL

44

4

44

44

:

:,0:

B

BFL

LDespejando

BLBF

QuedandoBDonde

BLBEBF

F

F

Agua

AguaTOTALF

Balances de Materia y Energía en cada Efecto

Efecto 1

Efecto 2

Efecto 3

Efecto 4

Generalizando la Ec. 1 para los otros efectos:

Donde:i = 2, 3 y 4Siendo el subíndice 2 para el segundo efecto, 3 para el tercer efecto y 4 para el melador

Bibliografía

* Problemas de Ingeniería Química, Ocon y Tojo, Tomo I, Capítulo 3: Evaporación, pág. 361** Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias, C. J. Geankoplis, 3era edición, Capítulo 8: Evaporación, pág. 545









Despejando E1 a partir de las ecuaciones BE1 y BM1:

221

1122221111

11

1111

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELF

pérdidashWhLHEhFHW

VVV

wVFw

443

3344443333

332

2233332222

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

VVV

VVV

1.

0125.01

:E Despejando

0125.01

:doreemplazany h despejando , :Donde

0125.01

0125.01

0125.01

:doloreemplazány BMecuación la de L Despejando

0125.01

0125.0

:pérdidas de fórmula la doReemplazan

11

11

1

1111

W

1111

11111

1111

11

1111

1111

1111

EchH

HWhFhFHWE

HWhFhHEhFHW

hH

hWhFhHEhFHW

hWhEhFHEhFHW

hWhEFHEhFHW

hWhLHEhFHW

hFHWhWhLHEhFHW

pérdidashWhLHEhFHW

V

WWFw

WWVFw

WWw

wVFw

wVFw

wVFw

wVFw

FwwVFw

wVFw

2.

1 11111111 EchH

HEhLhLHEXE

iVi

ViViiiiiiViii

Desarrollo de las Ecuaciones de Balance de Materia y Energía en el Cuadruple Efecto

E3 E4

HV3 HV4

E2 E3

hV2 hV3

L3 L4

h3 h4

EFECTO III EFECTO IV

Balances de Materia y Energía en cada Efecto

Bibliografía

** Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias, C. J. Geankoplis, 3era edición, Capítulo 8: Evaporación, pág. 545

221

1122221111

11

1111

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELF

pérdidashWhLHEhFHW

VVV

wVFw

443

3344443333

332

2233332222

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

ELL

pérdidashEhLHEhLHE

VVV

VVV





I48


I50


I52


I54


Dimensionamiento de un Cuadruple Efecto-Andrés Vodopivec.xlsx

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