OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA I

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UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA I

PROBLEMARIO (VALOR 15%)

Problema 1.

Se está usando un evaporador de efecto simple para concentrar una alimentación de 10 000 lb/h de una solución de azúcar de caña a 80° F que tiene 15° Brix, hasta lograr 30° Brix para usarla en un producto alimenticio. Se dispone de vapor saturado a 240° F para el calentamiento. El espacio de vapor en el evaporador está a 1 atm abs de presión. El valor total de U es 350 Btu/h.ft2.°F y la capacidad calorífica de la solución de azúcar puede estimarse de Cp = 1.0 – 0.5x. La elevación del punto de ebullición puede estimarse de la siguiente expresión: EPE (°F) = 3.2x + 11.2x2. Calcular:

1. El área del evaporador requerido. (Valor 1%)
2. El consumo de vapor de agua por hora. (Valor 1%)
3. La economía del vapor. (Valor 1%)
4. Realizar el diagrama de flujo. (Valor 2%)

Problema 2.

Un evaporador de efecto triple con alimentación hacia adelante esta evaporando una solución de azúcar con EPE despreciable desde 5% de sólidos en peso hasta 25% de sólidos. Se usa vapor de agua saturado a 205 Kpa abs. La presión en el espacio de vapor del tercer efecto es 13.65 Kpa. La velocidad de alimentación es 22 680 kg/h y la temperatura, 299.9° K. la capacidad calorífica del líquido es Cp = 4.19 – 2.35x, y Cp está en KJ/kg °K y x es fracción en peso. Los coeficientes de transferencia de calor son U1 = 3 123, U2 = 1 987 y U3 = 1 136 W/m2 °K. Calcule el área superficial de cada efecto cuando todos ellos tienen la misma área, así como la velocidad de suministro de vapor de agua, la economía de vapor y realizar el diagrama de flujo. (Valor 5%)

Problema 3.

Una alimentación que contiene 5% en peso de solidos orgánicos disueltos en agua se introducen a un evaporador de efecto doble con alimentación en retroceso. La alimentación entra a 40° C y se concentra hasta 30% de sólidos. La elevación del punto de ebullición puede estimarse de la expresión: EPE (°C) = 1.78x + 6.22x2 y el calor especifico de la solución puede calcularse de la siguiente expresión Cp = 4.19 + 2.35x, donde x es la fracción de sólidos en peso. La alimentación es de 12 000 kg/h, se introduce al efecto 2 y en el efecto 1 se alimenta vapor de agua a 784. 54 Kpa. La presión en el efecto de vapor del efecto 2 es 6.86 Kpa. Los coeficientes de transferencia de calor son U1 = 3 000 y U2 = 4 000 W/m2 °K. Calcular:

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