Problemas de evaporación - Prof. Torrez, Apuntes de Química Molecular

¡Descarga Problemas de evaporación - Prof. Torrez y más Apuntes en PDF de Química Molecular solo en Docsity!

PROBLEMAS DE

EVAPORACIÓN

FERNÁNDEZ MARCE SIRLEY SARAVIA ALCOCER CARLA ANDREA

2. Para concentrar una solución de 10% de sólidos a 30%, a una tasa de alimentación de 250 kg/h, se utiliza un evaporador de un efecto. La presión en el evaporador es de 77 kPa absolutos y el vapor disponible está a 200 kPa manométricos. Calcule la cantidad de vapor necesario por hora y el área de transferencia de calor. Se estima que el coeficiente global de transmisión de calor es de 1 700 J/m^2 .s.°C, asuma que la temperatura de la alimentación es de 18 °C y que la temperatura de ebullición a la presión de 77 kPa abs. es de 91 °C. Considere que el calor específico de la disolución es similar al del agua, esto es, 4,186 kJ/kg. Se asume también que el calor latente de vaporización es similar al del agua (ʎv = 2 281 kJ/kg a 91 °C y 2 164 kJ/kg a 133 °C). DATOS: Pabs = 77 Kpa Pman = 200 Kpa U = 1 700 J/ m^2 .s.°C Cp soln = 4,186 KJ/kg.°C ʎv = 2 281 KJ/kg (a 91°C) ʎv = 2 164 KJ/kg (a 133°C)

T=18 °C

sólidos 250 kg/h 30% sólidos T= 91°C

E

A

B

C

D

Balance de masa: A+B = C+D+E A = C+D

BALANCE DE ENERGÍA:

Calor cedido por el vapor = Calor ganado por el producto Cálculo de la presión: Pabs = Pman + Patm Pabs = 200 Kpa + 101,325 Kpa Pabs = 301,325 KPa Interpolando se tiene que la Temperatura es de: 133,63°C → ʎv = 2163,60 KJ/kg = 2,1636*10^6 J/kg

4. Un evaporador de doble efecto se usa para concentrar 1 000 kg/h de suero de 6% de sólidos a 40% de sólidos. Se usa un sistema de alimentación en paralelo. Calcule la velocidad de consumo de vapor y la velocidad de flujo de masa que entra a cada evaporador. Desprecie el precalentamiento y considere todos los vapores saturados. Asuma que ingresa vapor fresco de 300 kPa abs. al primer evaporador donde la presión de trabajo es de 40 kPa abs. En la segunda unidad de evaporación, se recibe este vapor de 40 kPa abs. y la presión de trabajo es de 15 kPa.

1. Teb y λv P = 300 Kpa λ = Hs - hs λ = 2720,5 - 546, λ = 2174,19 ( KJ/ Kg) A = 1 000 kg/h 6% ST P1 = 40 kPa V =300 Kpa

P2 = 15 kPa V =40 Kpa Geankoplis Apéndice A.2-9 ( Pag. 947) °C P (KPa)^ λ ( KJ/Kg) 130 270,1 2174, 135 313,0 2159, °C P (KPa)^ λ ( KJ/Kg) 75 38,58 2321, 80 47,39 2308,

T= 133,48 °C

λ = 2164,02 (KJ/Kg) T= 75,8 °C λ = 2319,34 (KJ/Kg) P1 = 40 Kpa

°C P (KPa)^ λ ( KJ/Kg) 50 12,349 2382, 55 15,758 2370, P1 = 40 Kpa T= 53,89 °C λ = 2373,36 (KJ/Kg) Balance de Masa general: A= B+C 1000 = B+C Balance con respecto a los sólidos: 0.06 A = B (0) + C (0.40) ; B = 850 Kg/ h; C = 150 Kg/h ṁsλs = V 1 λ 1 ṁsλs = V 2 λ 2 V 1 λ 1 = V 2 λ 2 (850 - V 2 ) 2319,34 = V 2 (2373,36) V 2 = 420, 11 ( Kg/h) ≈ V 1 = 429, 89 ( Kg/ h) ṁsλs = V 1 λ 1 ṁs = ( 429,89 × 2319.34)/ (2164,02) ṁs = 460, 7 ( Kg/h)

Las temperaturas en los tres efectos son las siguientes: