Balance De Materia Y Energia

BALANCE DE ENERGIA(ENTALPIA) EN UN EVAPORADOR DE SIMPLE EFECTO

En un evaporador de simple efecto el calor latente de condensación del vapor de agua es transmitido a través de una superficie de calefacción para vaporizar el agua de una disolución a ebullición. Se necesitan dos balances de energía(entalpía), uno para el vapor de agua y otro para la disolución.

Se requiere elevar la temperatura de la solución diluida desde la temperatura de alimentación hasta la de ebullición a la presión de la cámara del evaporador y luego se debe considerar la energía necesaria para llevar a ebullición y evaporar la solución.

velocidad de transmisión de calor a través de la superficie de calefacción desde el vapor de agua (BTU/h; Kcal/h; cal/h)

Hv = entalpía específica del vapor de agua (BTU/lb; Kcal/kg; cal/g)

Hl = entalpía específica del condensado

s = calor latente de condensación del vapor de agua(BTU/lb; Kcal/kg; cal/g)

flujo másico (lb/h ; kg/h)

Si consideramos el proceso a presión constante tenemos:

donde Cp es la capacidad calorífica a presión constante, la cuál se considerará constante para rangos no muy amplios de temperatura

Se tiene :

donde:

flujo másico de vapor de calefacción

flujo másico de alimentación al evaporador

flujo másico del líquido concentrado que sale del evaporador

s = calor latente de vaporización del agua (vapor de calefacción)

 = calor latente de vaporización del agua a la presión existente en la cámara del evaporador

cpa = calor específico(capacidad calorífica) del líquido de alimentación

tc = temperatura del concentrado(al punto de ebullición)

ta = temperatura del líquido de alimentación

Si se requiere calcular el área de calefacción se utiliza la siguiente expresión:

U = coeficiente global de transferencia de calor (BTU/pie2.h.ºF)

A = área de transmisión de calor (pie2, m2)

tv = temperatura de condensación del vapor de calefacción

tl = temperatura de ebullición de la solución

T = caída de temperatura entre el vapor de calefacción y la solución en el evaporador

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