Evaporadores

EVAPORADOR

MARIA CLARA ARANGO

ÁREA: LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR

DOCENTE: JUAN SEBASTIAN VELEZ

UNIVERSIDAD EAFIT

MEDELLÍN

2008

EVAPORADOR

1. DATOS

Tabla 1. Datos experimentales

Alimentación Gaseosa (colombiana)

Presión de vapor 30 psi

Presión de vacío 20 KPa

T del condensado 20.3ºC

T del solvente 62ºC

T salida del agua de refrigeración 25ºC

T entrada del agua de refrigeración 18ºC

Flujo del concentrado 450ml/5’44.30”

Flujo del solvente condensado 1310ml/5’44.30”

Flujo del vapor condensado 151.5ml/1’00.56”

Gaseosa perdida 4000ml-(1310ml+450ml+140ml)

T salida del ciclón (Tc1) 80ºC

T salida del evaporador (Tc2) 90ºC

T salida del condensador (Tc3) 18ºC

T entrada del condensador(Tc4) 18ºC

Concentración inicial de gaseosa(1L/4L) 0.25

Tiempo total 5’44.30”

2. CALCULOS Y PREGUNTAS.

2.1. Calculo de la concentración del producto final.

Tabla 2. Datos del análisis polarimétrico de la muestra de Colombiana

Polarimetría

dilución Angulo de rotación

Colombiana pura

0,08 0,75

0,2 1,55

1 6,85

Colombiana concentrada 0,08 0,9

1 11,25

Con estos datos se realiza la gráfica 1.

Gráfica 1. Ángulo de rotación vs concentración de Colombiana

De esta grafica obtenemos una relación matemática para relacionar el ángulo de rotación con la concentración de colombiana, que es la siguiente:

Al medir el ángulo de rotación de una dilución de 2/25 de la muestra concentrada se obtuvo un ángulo de 0.9; lo que quiere decir que la muestra original tendría un ángulo de 11.25º. Para este ángulo la concentración de colombiana concentrada seria de:

2.2. Calcular el coeficiente global de transferencia de calor del evaporador, (U).

Ms= cantidad de vapor utilizada=0.1515ml/min=2.5*10-3 kg/s

T = Tsat -Tsal

Evaluada con Antoine a 30 PSI

hfg= Calor latente de vaporización

A=Área del evaporador

U = 0.73 KW/ m2*K

2.3. Calcular el coeficiente de transferencia de calor del condensador.

Q = Calor del vapor de la solución = mc*Cp*T

Ac = Área del condensador

T2 = 90-18=72ºC

T1= 80-18=62ºC

U= 0.00048 KW/ m2*K

2.4. Calcular la economía del evaporador

Msolvente= Flujo de agua (solvente) evaporada en la etapa

Mvapor = Cantidad de vapor de calefacción

2.5. Calor perdido al ambiente en el evaporador

Qsln=2.1298KW

Magua separada = 1310ml/(1344.3*1000) = 0.00381 kg/s

Calor del agua separada = 0.00381*1.999*(90-62) = 0.2132 KW

Qvap= m*hvap= 2.5*10-3 Kg/s* (2198.8KJ/Kg) = 5.5 KJ/s =5.5KW

Qper = 5.5 – 2.1298 - 0.2132 = 3.15 kW

2.6. Capacidad de evaporación por unidad de área

2.7. Calor suministrado por el vapor

Qvap= m*hvap= 2.5*10-3 Kg/s* (2198.8KJ/Kg) = 5.5 KJ/s =5.5KW

2.8. Rendimiento del evaporador con respecto a los productos

Asumiendo como producto de interés para este caso la solución concentrada de Colombiana, el rendimiento con respecto al producto es:

2.9. Rendimiento energético

2.10. Flujo másico de vapor que entra al condensador

3. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Un evaporador es un intercambiador de calor entre fluidos, de modo que mientras uno de ellos se enfría, disminuyendo su temperatura, el otro se calienta aumentando su temperatura, pasando de su estado líquido original a estado vapor (cabiendo la posibilidad de un calentamiento ulterior, con lo que se dice que alcanza el estado de vapor sobrecalentado). A fin de cuentas un evaporador, es un intercambiador de calor más complejo, en el que además de producirse el cambio de fase pueden darse otros fenómenos asociados a la concentración de la disolución, como la formación de sólidos, la descomposición de sustancias. Los evaporadores, deben funcionar siempre a vacio parcial, pues esta medida reduce la temperatura de ebullición en la cámara de evaporación.

Durante esta práctica se empleó un sistema de evaporación que consta de un evaporador y de un condensador (principalmente) para concentrar una solución de Colombiana.

Por tratarse de un sistema de evaporación, se deben evaluar los parámetros de transferencia de calor, tanto para condensador y el evaporador como para el conjunto.

Para determinar la concentración final de la sustancia de interés se realizo un ensayo de Polarimetría que permitió construir una curva de calibración de Angulo de desviación Vs Concentración (0-1) de Colombiana para varias concentraciones conocidas y se obtuvo la gráfica

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