Problemas de examen de operaciones unitarias

EXAMEN DE OPE 3

1. Un evaporador de simple efecto será usado en la industria alimentaria para concentrar un flujo de 10000 lb/h de una solución azúcar que ingresara al equipo a 80°F conteniendo un 15% en peso de sólidos. La solución se desea concentrar hasta un 30% en peso. Vapor saturado a 240°F se utiliza para el calentamiento y la presión del espacio de evaporación será de 1 atm absoluta. Si la elevación del punto de ebullición se rige por la siguiente ecuación:

IPE(°F)= 3.2X + 11.2X2

Y la capacidad calorífica de la solución por:

Cp(BTU/lb°F) = 1.0 + 0.56X

Donde X es la fracción en peso de azúcar.

Calcúlese el área requerida por el evaporador y la cantidad de vapor en lb/h. U= 350 BTU/h.pie2°F

1. Mencione 2 ventajas e inconvenientes de la alimentación en paralelo y en contracorriente.
2. Para el diseño de evaporadores los principales parámetros para su construcción son:
3. Para la mayor parte de las soluciones el IPE es una función de dos elementos importantes ¿Cuáles son?
4. En qué consiste el procedimiento para determinar las condiciones de operación del evaporador.
5. ¿De que depende la economía que se obtiene en una evaporación del triple efecto?
6. Un evaporador de simple efecto ha de concentrar 20000 lb/h de una disolución de NaOH al 20% hasta un 50% de solidos. La presión manométrica del vapor de agua será 20 lb/plg2 y la presión absoluta en el espacio de vapor es 1.93 lb/plg2. El coeficiente global se estima que será 250 BTU/h.pie2.°F. La temperatura de la alimentación es 100°F. Calcule la cantidad de vapor de agua consumido, la economía y la superficie de calefacción que se requiere.
7. Un sistema evaporador con triple efecto se va a usar para concentrar una solución al 5% de sosa hasta 50%. Se va a emplear carga posterior entrando a 60°F. Los coeficientes globales de 800, 500 y 300 BTU/h.pie2.°F se esperan encontrar para los tres pasos en el orden escrito. Se dispone de vapor a 125 psia y se cuentan eyectores capaces de mantener una presión de 1 psia. Las areas de calentamiento para cada paso son iguales y suficientemente grandes como para producir 10 ton/h de concentrado. ¿Cuál será el area que se requiere para cada paso? ¿Cuál será el consumo de vapor y la economia? Suponer que T1=280°F y T2= 220°F.

1. Una solución acuosa que contiene 2% de solidos organicos disueltos se va a concentrar hasta 25% de solidos mediante evaporador de doble efecto con carga hacia atrás en evaporadores con circulación forzada de 2000 pies2 de area de calentamiento cada uno. Si el coeficiente en el primer paso es de 500 BTU/h.pie2.°F y en el segundo es de 700 BTU/h.pie2.°F ¿Qué velocidad de producción se obtendra? La solución no muestra IPE; la carga entra a 100°F; el vapor tiene 100 psia, y el condensador opera a 2 plg absolutas de merciro.

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