Balance de materia y energia
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INGENIERÍA DE ALIMENTOS II
Semana 01
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Actividad 1:
Resolver problema propuesto sobre balance de materia y energía en un Evaporador de Simple Efecto:
- Se concentra zumo de manzana en un evaporador de simple efecto con circulación natural, el zumo diluido se alimenta a una velocidad de 0.85 Kg/s, concentrándose desde 10 °Bx hasta 76 °Bx. La presión del vapor es 313.0 KPa y la temperatura de entrada de la alimentación es de 41 y el producto hierve dentro del evaporador a 61.5 °C. El coeficiente global de transmisión de calor es 943 W/m2K Suponiendo despreciable el aumento en el punto de ebullición. Calcular:
- El caudal másico del producto concentrado
- El vapor requerido
- La economía del vapor
- El área de transmisión de calor
Considere para el calor específico de las soluciones, donde “x” son los °Bx: Cp = 4.18 – 3.34(x) KJ/Kg°C
DATOS
[pic 5] | VAPOR ELIMINADO | |||||||
V | ? | |||||||
ALIMENTACIÓN | T° | 61.5 °C | ||||||
F | 0.85 Kg/s | P | ? | |||||
T° | 41 °C | PRESIÓN | Hv | ? | ||||
Cp | ? | ? | Xv | 0 °Bx | ||||
hf | ? | |||||||
Xf | 10 °Bx | TEMPERATURA | q = UA∆T | |||||
61.5 °C | U | 943 W/m2K | ||||||
A | ? | |||||||
VAPOR SATURADO | ||||||||
S | ? | |||||||
T° | ? | VAPOR CONDENSADO | ||||||
P | 313.0 KPa[pic 6] | S´ | ? | |||||
Hs | ? | T° | 61.5 °C | |||||
P | ? | |||||||
hs | ? | |||||||
ALIMENTO CONCENTRADO | ||||||||
L | ? | |||||||
T° | 61.5 °C | |||||||
Cp | ? | |||||||
hl | ? | |||||||
Xl | 76 °Bx |
Hacemos un balance de solidos del alimento. Recordando que en el vapor porcentaje de solidos es cero.
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[pic 8] [pic 9] [pic 10] [pic 11] | Agua en el Vapor [pic 12] [pic 13] |
Hacemos un balance de energía del vapor saturado. Donde: 𝐇𝐬 − 𝐡𝐬 = λ (Calor latente de vaporización)
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Calcular las entalpías de cada flujo para reemplazar en la ecuación anterior y poder hallar S.
Cálculo de entalpía en la Alimentación (F) [pic 17] [pic 18] [pic 19] | [pic 20] [pic 21] [pic 22] |
Cálculo de entalpía en el Alimento concentrado (L) [pic 23] [pic 24] [pic 25] | [pic 26] [pic 27] [pic 28] |
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