INFORME N°2 Evaporador de simple efecto
Enviado por patricia.jarah • 11 de Abril de 2018 • Informe • 4.164 Palabras (17 Páginas) • 550 Visitas
INFORME N°2
Evaporador de simple efecto
Resumen
La experiencia denominada ‘’Evaporador de simple efecto’’ fue realizado en el Laboratorio de operaciones unitarias del Departamento de Ingeniería Química ubicado en la Universidad de Santiago de Chile, el día lunes 27 de mayo 2013. La experiencia contemplo determinar realizar un balance de energía al evaporador, además con tres distintas presiones de vacío se debió determinar el calor perdido al ambiente, eficiencia del equipo, coeficiente global de diseño (UD) de transferencia de calor, asimismo, determinar los parámetros característicos del evaporador de economía (E), y consumo (S).
El evaporador donde se realizó la experiencia costa de un cilindro central de mayor diámetro, y en su interior 30 tubos de diámetro menor. El evaporador se utiliza principalmente para concentrar soluciones, extrayendo por la parte superior el vspor y por la parte inferior la solución concentrada, como en esta ocasión no se utilizaron soluciones se extrajo solo vapor.
Los calores perdidos y coeficientes globales de diseño para las presiones de vacio -0.8 bar, -0.6 bar y -0.4 bar, son -1,420 kW, -8,635 kW, 3,894 kW y 1,291 kW/m2K, 1,656 kW/m2K y 1,025 kW/m2K respectivamente. La eficiencia para cada una de las presiones es 102,929%, 124,783 % y 84,317%. Y por último, los parámetros característicos, el consumo de las presiones son 0,022 Kg/s, 0,016 Kg/s y 0,011 Kg/s, y la economía es 0,897, 1,071 y 0,75.
Claramente, estos factores deberían seguir una tendencia descendente, a medida que se disminuye la presión de vacío, pero en este caso, debido a un error de medición, en el cual falta la masa de vapor condensado de la primera etapa del práctico (-0.8 bar), no es posible observar claramente ésta tendencia, y sin duda esto afecta de sobremanera los resultados obtenidos.
Se obtuvo el coeficiente global de diseño de transferencia de calor del equipo que corresponde a 1.291 kW/m2K, 1.656 kW/m2K y 1.025 kW/m2K para las presiones de vapor -0.8 bar, -0.6 bar y -0.4 bar respectivamente, por lo cual el coeficiente global de diseño no sigue ninguna tendencia.
Se recomienda para masar los productos necesarios, seria de mayor efectividad una balanza más sensible que una balanza romana para evitar que los cálculos de flujos posean un gran error.
Índice
Página
1. Objetivos 1
2. Teoría 2
3. Procedimiento experimental 6
4. Aparatos y accesorios 9
5. Datos 11
6. Resultados 12
7. Discusión de resultados 13
8. Conclusiones 14
9. Recomendaciones 15
10. Nomenclatura 16
11. Bibliografía y referencias 18
Apéndice A: Propiedades físicas del agua
Apéndice B Resultados intermedios
Apéndice C: Ejemplos de cálculo
1. Objetivos
1.1 Realizar un balance de energía al evaporador en estudio.
1.2 Determinar el calor perdido al ambiente y la eficiencia del equipo.
1.3 Determinar el coeficiente global de diseño (UD) de transferencia de calor.
1.4 Determinar los parámetros característicos del evaporador de economía (E), y consumo (S).
2. Teoría
El evaporador de simple efecto, es utilizado cuando la cantidad de disolución es relativamente pequeña. En la experiencia se trata un evaporador, formado por 31 tubos, uno de mayor diámetro, y varios pequeños de igual diámetro, por su carcasa circula vapor de calefacción de baja presión, mientras que por el interior de los tubos circula el agua a evaporar.
Al realizar un balance de masa al evaporador, se obtiene:
(2.1)[pic 1]
Dónde:
F | : | Flujo másico de agua | [Kg/s] |
V | : | Flujo másico de vapor producido | [Kg/s] |
Pero para esto es necesario conocer el flujo másico, obteniéndose de la siguiente ecuación.
(2.2)[pic 2]
Dónde:
: Caudal volumétrico [m3/s][pic 3]
: Densidad del agua [Kg/m3][pic 4]
El caudal es obtenido mediante la fórmula siguiente.
(2.3)[pic 5]
Dónde:
: Diferencia de altura dada en el estanque [m][pic 6]
: Factor de corrección del estanque pulmón [L/cm2][pic 7]
t: Tiempo [s]
Al aplicar un balance de energía al evaporador, se obtiene lo siguiente.
(2.4)[pic 8]
Donde:
S | : | Flujo másico de vapor de calefacción | [Kg/s] |
[pic 9] | : | Calor latente del vapor de calefacción | [kJ/Kg] |
[pic 10] | : | Entalpías de flujos líquidos | [kJ/Kg] |
[pic 11] | : | Entalpía de vapor sobrecalentado | [kJ/Kg] |
L | : | Solución concentrada | [Kg/s] |
[pic 12] | : | Entalpía de solución concentrada | [Kg/s] |
El flujo másico de vapor de calefacción es calculado mediante:
(2.5)[pic 13]
...