Evaporacion

1. Objetivos

Familiarizarse y comprender el funcionamiento de un equipo del laboratorio

Para llevar a cabo una operación de evaporación.

Conocer la importancia y las aplicaciones que tiene esta operación unitaria

en la industria.

Obtener el coeficiente global de transmisión de calor involucrado en la

Operación de evaporación.

2.- Evaporación:

Es la concentración de una solución que consiste en un soluto no volátil y un soluto volátil; en la mayoría de las evaporaciones el disolvente es agua.

Le evaporación se lleva a cabo vaporizando una parte del disolvente con el fin de obtener una solución concentrada.

3.- Generalidades

Desde el punto de vista de las operaciones unitarias, la evaporación se puede

Definir como \la separación de un solvente a partir de una solución compuesta

Por un solvente volátil y un soluto relativamente no volátil, mediante la vaporización o del primero".

Los equipos a utilizares en los evaporadores son:

A) Calderas

B) Evaporadores (plantas de fuerzas (recuperar el agua) , químicos con el propósito de recuperar r un soluto no volátil .

C) Intercambiadores - vaporizadores.

4) Clasificación de evaporadores, desacuerdo al calefactor

I. Medio calefactor separado del líquido a evaporar.

A. Mediante superficies tubulares

B. Mediante superficies solidas diversas.

II. Medio calefactor en contacto directo con el líquido a evaporar.

A. Combustión sumergida

B. Discos o cascada

C. Energía Eléctrica

III. Sin medio calefactor.

IV. Calentamiento por radiación solar

El evaporador de película ascendente del laboratorio, el medio calefactor

Esta separado del liquido a evaporar por una superficie de vidrio tipo \Corning"

Consistente en un tubo vertical largo y corresponde al tipo I.A (Mediante superficies turbulares).

Con objeto de ahorrar energía se tienen diferentes arreglos de los evaporadores:

A) Recomprension de Vapor.

- Mecánica

- Por eyección de vapor

b) Bomba calorífica con fluido auxiliar.

c) múltiple efecto

- Alimentación hacia adelante

- Alimentación hacia atrás

- Alimentación en paralelo

- Alimentación mixta

5.- BALANCE DE MASAS

Se puede efectuar un balance de masa para el sistema de forma que:

F = G + L (2.1)

xF F = xG G + x. L (2.2)

Donde:

F = gasto másico de solución diluida alimentada al evaporador (masa/tiempo)

G = gasto másico de agua evaporada, (masa/tiempo)

L = gasto másico de la solución concentrada (masa/tiempo)

x = fracción peso de soluto en cada una de las corrientes.

Teóricamente xG debe ser cero, sin embargo puede haber algún arrastre y Conviene verificarlo.

El gasto másico de cualquiera de las corrientes se calcula multiplicando el

Volumen recogido por unidad de tiempo por la densidad de la mezcla. Para calcular

La densidad de la mezcla se utiliza cualquiera de las reglas de mezclado conocidas.

Para realizar el balance de energía se pueden tomar en cuenta dos sistemas, el del calentador y el del evaporador.

6.- BALANCE DE ENERGIA

En este balance se involucra la corriente de solución diluida alimentada y la que sale del precalentador a una mayor temperatura, así como la corriente de vapor que se utiliza para calentar y al condensado que sale del precalentador.

El balance en el precalentador esta dado por:

BALANCE DE ENERGIA EN EL EVAPORADOR

En el evaporador ocurre un proceso de transferencia de masa en el que una

Substancia pasa total o parcialmente de una fase a otra.

El balance en el evaporador esta dado por:

Donde:

F = gasto másico de solución de glicerina alimentada al precalentador [M/t]

L = gasto másico de solución concentrada que sale del evaporador [M/t]

G = gasto másico del solvente evaporado [M/t]

W0

V = gasto másico del vapor alimentado al precalentador [M/t]

WV = gasto másico del vapor alimentado al evaporador [M/t]

7.- Coeficiente global de transmisión

La transmisión de calor en el evaporador queda definida por la ecuación:

Q = U _ A0 _ LMTD = WV_V

Donde:

Q = calor transmitido por el vapor por unidad de tiempo [H/t]

U = coeficiente global de transmisión de calor [H/(T _ L2 _ t]

A0 = _área externa del tubo interno [L2]

LMTD = media logarítmica de las diferencias de temperatura [T]

WV = vapor condensado por unidad de tiempo en el evaporador [M/t]

V = calor latente de condensación del vapor a la temperatura de condensación

[H/M].

8.- EVAPORADOR DE PELICULA ASCENDENTE

Los tubos se calientan con el vapor existente en el exterior de tal forma que el líquido asciende por el interior de los tubos, debido al arrastre que ejerce el vapor formado. El movimiento de dichos vapores genera una película que se mueve rápidamente hacia arriba.

En estos tipos de evaporadores la alimentación se produce por la parte inferior del equipo y la misma asciende por los tubos.

El principio teórico que tienen estos evaporadores se asimila el efecto “sifón “m ya que cuando la alimentación se encuentra en contacto con los tubos caliente empieza a producirse la evaporación en donde el vapor se va generando paulatinamente hasta que el mismo empieza a ejercer presión hacia los tubos m determinando de esa manera una película ascendente. Esta presión, también genera una turbulencia en el producto que esta haciendo concentrado, lo que permite mejor la transferencia térmica y por ende la evaporación.

CLASIFICACION DE EVAPORADORES, DE ACUERDO CALEFACTOR DE MULTIPLE EFECTO DOBLE Y TRIPLE

Los principales tipos de evaporadores tubulares calentados con vapor de agua actualmente utilizados son:

1. Evaporadores de tubos largos verticales.

(a) Flujo ascendente (película ascendente).

...