PROCESOS DE SEPARACIÓN II
PROBLEMARIO II: EVAPORACIÓN
1. Se emplea un evaporador de efecto simple para concentrar. una alimentación
de 10000 Ibm /h de una solución de azúcar de caña a 80 °F que tiene 15 °Brix
(grado Brix equivale a porcentaje de azúcar en peso) hasta 30°Brix para
usarla en un producto alimenticio. Se dispone de vapor saturado a 240 °F
para el calentamiento. El evaporador está a 1 atm abs de presión. El valor
total de U es 350 btu/h*pie2 * °F y la capacidad calorífica de la alimentación
es Cp = 0.91 btu/lbm * °F. Estimar la elevación del punto de ebullición.
Considere que el calor de disolución es despreciable. Calcule el área de
evaporador requerida y el consumo de vapor de agua por hora.
2. Una solución con EPE despreciable se evapora en una unidad de efecto triple
mediante vapor de agua saturado a 121.1°C (394.3 K). La presión del vapor
en el último efecto es 25.6 kPa abs. Los coeficientes de transferencia de calor
son U1 = 2840, U2 = 1988 y U3 = 1420 W/m2 * K, mientras las áreas son
iguales. Estime el punto de ebullición en cada efecto.
3. Un evaporador de efecto tiple con alimentación hacia adelante esta
evaporando una solución de azúcar con EPE despreciable (menos de 1 .0 K,
que no se tomará en cuenta) desde 5% de sólidos en peso hasta 25% de
sólidos. Se usa vapor de agua saturado a 205 kPa. La presión en el espacio
de vapor del tercer efecto es 13.65 kPa. La velocidad de alimentación es
22680 kg/h y la temperatura, 299.9 K. La capacidad calorífica del líquido es
Cp = 4.19 - 2.35 x, y Cp está en kJ/kg * K y x es fracción en peso (Kl). Los
coeficientes de transferencia de calor son U1 = 3123, U2 = 1987 y U3 = 1136
W/m2 * K. Calcule el área superficial de cada efecto cuando todos ellos tienen
la misma área, así como la velocidad de suministro de vapor de agua.
4. Un evaporador de efecto simple concentra una alimentación de solución de
coloides orgánicos desde 5 hasta 50% en peso. La solución tiene una
elevación del punto de ebullición despreciable. La capacidad calorífica de la
alimentación es Cp = 4.06 kJ/kg * K (0.97 btu/lbm*°F) y ésta entra a 15.6 °C
(60 °F). Se dispone de vapor de agua saturado a 101.32 kPa y la presión en
el evaporador es de 15.3 kPa. Se desea evaporar un total de 4536 kg/h
(10000 Ibm/h) de agua. El coeficiente total de transferencia de calor es 1988
W/m2 * K (350 btu/h - pie2 * °F). ¿Qué área superficial en metros cuadrados
y que consumo de vapor de agua se requieren?
