Evaporación De Una Disolución De Azucar En Un Evaporador De Efecto Triple, Resolucion Del Problema

Evaporación de una disolución de azucar en un evaporador de efecto triple

Se usa un evaporador de efecto triple y de alimentación hacia delante para

evaporar una disolución de azúcar que contiene 10% de sólidos en peso,

hasta una concentración de 50% en peso. La EPE de soluciones (independiente

de la presión) puede estimarse con la expresión EPE °C = 1.78x + 6.22x2

(EPE °F = 3.2x + 11.2x2), donde x es fracción en peso de azúcar en solución (K1).

Se usa vapor de agua saturado a 205.5 kPa (29.8 lb/pulg2 abs) (121.1°C (250°F)

de temperatura de saturación). La presión en el espacio del vapor del tercer

efecto es 13.4 kPa (1.94 lbm/pulg2 abs). La velocidad de alimentación es

22680 kg/h (5000 lbm/h) a 26.7°C (80°F). La capacidad calorífica de la disolución

líquida es (K1) Cp= 4.19 - 2.35x kJ/kg°K (1.0 -0.56x btu/lbm°F). Se considera que

el calor de disolución es despreciable. La estimación de los coeficientes de

transferencia de calor arroja los siguientes resultados: U1= 3123, U2=1987 y

U3=1136 W/m2°K o 550, 350 y 200 btu/h ft2 °F. Suponiendo la misma área en

los efectos, calcule el área, la cantidad de vapor de agua y la economia de vapor.

V1 V2 V3

T1 T2 T3

F, TF, xF

S, Ts1

Ts3

Ts1 Ts2

L1, T1, x1 L2, T2, x2 L3, T3, x3

F 22680 kg/h

xF 0.1

TF 26.7 °C

Ps 205.5 kPa

Ts1 121.1 °C temp de condensación del vapor saturado efecto 1

P3 13.4 kPa

T sat 51.67 °C de tablas

x3 0.5

EPE3 2.445 °C

T3 54.115 °C

L3 4536 kg/h

V1+V2+V3 18144 kg/h

U1 3123 w/m2°K

U2 1987 w/m2°K

U3 1136 w/m2°K

Suponiendo que las cantidades vaporizadas en cada efecto son iguales

V1 6048 kg/h

V2 6048 kg/h

V3 6048 kg/h

L1 16632 kg/h

L2 10584 kg/h

L3 4536 kg/h

x1 0.1364

x2 0.2143

x3 0.5000 comprobación

EPE1 0.3584 °C

EPE2 0.6670 °C

EPE3 2.4450 °C

ΣΔT 65.9596 °C

ΔT1 12.3965 °C

ΔT2 19.4837 °C

ΔT3 34.0794 °C

Sin embargo, puesto que el efecto 1 entra alimentación fría, éste requiere mas calor.

Aumentando ΔT1 y disminuyendo ΔT2 y ΔT3 proporcionalmente como primera estimación.

ΔT1 15.56 °C °K

ΔT2 18.34 °C °K

ΔT3 32.07 °C °K

T1 105.54 °C

T2 86.8416 °C

T3 54.1046 °C

Ts2 105.1816 °C temp de condensación del vapor saturado efecto 2

Ts3 86.1746 °C temp de condensación del vapor saturado efecto 3

La capacidad calorifica del líquido en cada efecto se calcula con la ecuación:

F:Cp 3.955 kJ/kg°K

L1:Cp 3.8695 kJ/kg°K

L2:Cp 3.6864 kJ/kg°K

L3:Cp 3.0150 kJ/kg°K

Los valores de la entalpia de las diversas corrientes de vapor con respecto al agua a 0°C

como base, se ontienen de las tablas de vapor y son:

Hs1 2708 kJ/kg entalpia de saturación del vapor

hs1 508 kJ/kg entalpia

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