Secuencia de calculos Operaciones Difusionales

SECUENCIA DE CÁLCULO. EVAPORADOR DE TRIPLE EFECTO

Datos necesarios para  realizar los cálculos:

1.- Tabla de datos de condiciones de operación

2.- Tabla de datos experimentales

3.- Con los datos necesarios verificar el balance de materia

V.- Revisión de cálculos e interpretación de los resultados obtenidos

Actividades recomendables para esta sesión:

1. Al inicio de ésta, el profesor representa el diagrama simplificado del equipo en el pizarrón.
2. Los alumnos anotan en el diagrama las condiciones de operación a las que realizaron el experimento y los datos experimentales, ubicándolos correctamente en el diagrama.
3. Anotar los resultados de los cálculos en cada una de las partes del diagrama.

Secuencia de cálculos

A.- En el evaporador:

1.-Balance global de materiales de todo el sistema, en (kg/h).

    Lo usual en la industria es realmente un balance de circuito de solución, es     decir, comprobar que los gastos  de solución concentrada mas evaporado total     equivalen al gasto de solución alimentada, esto deberá  aclararse durante la   operación lo cual nos da seguridad de estar en régimen permanente.

MA = Mp3 + Etotal                 Etotal = E1+E2+E3

[pic 1] [Kg/h]

Donde:

Área transversal del tanque receptor= [pic 2] ; [ m2]

Diferencias de alturas =[pic 3][m]

Densidad del fluido a la temperatura de recepción = [pic 4] [ Kg./m2]

Tiempo de medición =[pic 5] [h]

2.- Balance global de sólidos de todo el sistema:  [pic 6], en (kg de soluto/h).

Implica, cantidad de sólidos que entran al evaporador igual a la cantidad de sólidos que salen. Si la operación del equipo es correcta, no debe haber arrastre de sólidos con el evaporado, y por tanto el balance se reduce a establecer: sólidos en solución diluida deben igualar a los sólidos en solución concentrada que sale, en la practica del laboratorio este cálculo solo sirve para corroborar las mediciones de evaporado y concentrado:

3.-Balance de materiales en cada efecto, en (kg/h).  

    Primer efecto: MA = Mp1 +E1;  Segundo efecto: Mp1 = Mp2 +E2;

    tercer efecto: Mp2 = Mp3 +E3

4.-Balance de sólidos en cada efecto.

    Primer efecto:[pic 7]; Segundo efecto: [pic 8] ;  

    Tercer efecto: [pic 9]

5.-Balance de Calor en cada efecto. Evalúe: el calor suministrado, el calor absorbido y el calor no absorbido, en  (Kcal/hora).

Antes de hacer este balance hay que efectuar el balance de materiales (en el momento de realizar la practica), pues si este no es correcto hay que repetir la experimentación y no puede hacerse ningún calculo correcto sin esta premisa. El balance de calor en la industria  se hace generalmente con el circuito de solución, y se establece se la siguiente manera:

Calor total que sale con los productos (sensible + latente) menos calor que ya traía la solución diluida es el calor que recibe la solución al pasar por el evaporador.

  Primer efecto: Calor absorbido: QA1 = Mp1Hp1@tp + E1HE1@tE - MAHA@tA

                    Calor suministrado Qs1 = Mvc●λv@tv

Segundo efecto: Calor absorbido: QA2 = Mp2Hp2@tp2 + E2HE2@tE2 – Mp1Hp1@tp1  

                    Calor suministrado: Qs2 = E1●λE@tE1

    Tercer efecto: Calor absorbido: QA3 = Mp3Hp3@tp3 + E3HE3@tE3 – Mp2Hp2@tp2  

                    Calor suministrado: Qs3 = E2●λE@tE2

6.-Eficiencia térmica total y de cada efecto, expresada (%).

      La relación de calor aprovechado a calor suministrado indica la eficiencia térmica. Si en algún caso ambos calores son iguales, esto indicara que no hay pérdidas, y automáticamente la eficiencia será 100%.

        Por lo anterior se establece que la eficiencia térmica es tan solo función de las perdidas de calor, o sea que depende de la calidad de aislamiento térmico. [pic 10]

[pic 11]

        [pic 12][pic 13]

7.- Fuerza impulsora total a la transferencia de calor (Gradiente de temperatura), ∆t, en (°C),

En el caso del evaporador de película ascendente sí se alimenta la solución diluida a la cercana de la temperatura de ebullición, se puede pensar que todos los tubos están llenos de la espuma formada por la solución y las burbujas de evaporado, y por tanto no habrá corrección importante por variación del punto de ebullición por columna hidrostática; y si además se opera con soluciones muy diluidas, tampoco habrá variación del punto de A.P.E., por lo que puede considerarse como:

(∆t) =  ∆t1 + ∆t2 + ∆t3   (ºC)

8.-Fuerza impulsora a la transferencia de calor para cada efecto, en  (οC).

  Primer efecto: (∆t) = Tv – tx1    (ºC)

                           Segundo efecto: (∆t) = TE1 – tx2    (ºC)

   Tercer efecto: (∆t) = TE2 – tx3    (ºC)

9.-Coeficiente Global de Transferencia de Calor para cada efecto. Este coeficiente se evalúa en forma aproximada, despejándolo de al ecuación de Fourier, en (kcal/hr m2 οC ). QT = U ● A ● (∆t) media            

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