PROBLEMAS EVAPORADORES
1. En un evaporador de doble efecto se ha de tratar en corriente
directa 10000 kg/h de una disolucin
que no tiene aumento apreciable en el punto de ebullicin, para
concentrarla desde 10% hasta
20%. La disolucin diluida entra en el primer efecto a 20 C, y en
este efecto condensa el vapor vivo
a 105 C, mientras que el vapor procedente del segundo efecto
tiene una temperatura de
condensacin de 50 C. Los coeficientes globales de transmisin de
calor para el primero y segundo
efecto son de 1800 y 1500 kcal/m2.h.C. La capacidad calorfica de
la disolucin puede tomarse
igual a la unidad para todas las concentraciones. Calcular: a)
la temperatura y la presin del vapor
que sale de cada efecto; b) el agua evaporada en cada efecto; c)
la cantidad de disolucin que sale
del primer efecto; d) el rea requerida en cada efecto; e)consumo
horario del vapor de calefaccin;
f) economa.
2. Una disolucin acuosa de 10% en peso de slido B debe ser
concentrada hasta 75% en peso. Se
utilizar para ello dos evaporadores disponibles, cada uno de los
cuales tiene rea de 1000 pie2
para transferencia de calor, y permite obtener un coeficiente
global de 400 Btu/h.pie2.F. Se
dispone de vapor saturado de 100 psia para calentamiento, y un
sistema de eyectores que permite
una presin mnima de 1 psia. Decida que tipo de conexin es
preferible: a) Alimentacin hacia
delante; b) Alimentacin hacia atrs.
3. Una alimentacin que contiene 5% en peso de slidos orgnicos
disueltos en agua se introduce a un
evaporador de efecto doble con alimentacin en retroceso. La
alimentacin entra a 40 C y se
concentra hasta 30% en slidos. La elevacin del punto de
ebullicin puede estimarse de la
expresin: IPE (C) = 1,78x + 6,22x2 y el calor especifico de la
solucin puede calcularse de la
siguiente expresin: CP (kJ/kg.K) = 4,19 2,35x; donde x es la
fraccin de slidos en peso. La
alimentacin, 12000 kg/h, se introduce al efecto 2 y en el efecto
1 se alimenta vapor de agua a 8
kgf/cm2 abs. La presin en el espacio del vapor del efecto 2 es
0,07 kgf/cm
2 abs. Los coeficientes de
transferencia de calor son: U1 = 3000 y U2 = 40000 W/m2.K.
Calcular: a) El flujo del producto de
salida del efecto 1; b) el rea de los evaporadores, asumiendo
que ambos tienen la misma rea; c)
la economa de vapor.
4. Se tiene un evaporador de tres efectos para concentrar una
solucin de NaOH, desde 5% hasta
50%. Se desea un flujo final de producto de 20000 lb/h. Se
utiliza un vapor d e agua saturado a
125 psia. La solucin inicial, entra al primer efecto a una
temperatura de 60 F. El vapor que sale
del tercer efecto, es condensado a 1 psia (101,7 F). Puede
considerar que los tres efectos tienen
reas iguales. Los coeficientes de transmisin de calor son: U1 =
800; U2 = 500 y U3 = 300
Btu/h.pie2.F. Determine el rea, el flujo inicial de vapor de
calentamiento y los flujos de vapor V1,
V2 y V3.
5. En una de las fases de fabricacin de un compuesto orgnico se
ha de incluir un evaporador de
simple efecto para concentrar una disolucin de ese compuesto
desde 10% hasta 60 en peso. Se ha
de disear el evaporador para tratar 20000 kg/h de disolucin a 18
C, precalentada en un
cambiador de calor hasta 48 C. El coeficiente integral de
transmisin de calor en el precalentador
es de 3200 kcal/m2.h.C. Sobre el espacio de evaporacin se
mantiene un vaco que permite hervir
la disolucin a 64 C, siendo despreciable la elevacin en el punto
de ebullicin. El vapor
procedente de la disolucin se condensa en un condensador de
contacto directo, saliendo el agua a
40 C. El coeficiente integral de transmisin de calor en el
evaporador es 1000 kcal/m2.h.C. Para la
calefaccin del evaporador y del precalentador se dispone de
vapor saturado a 3,2 atm de presin
absoluta. Las prdidas de calor al exterior son el 5% del calor
requerido en el precalentador,
Calcular:
a. La superficie de calor en el precalentador
b. La cantidad de agua consumida en el condensador si el agua de
que se dispone esta a 20
C
c. La cantidad de calor vapor vivo consumido
d. La superficie de calefaccin del evaporador.
