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Practica Evaporador de Doble Efecto

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Academic year: 2021

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Universidad Autónoma del Estado

de México

Facultad de Química

Ingeniería Química

PRÁCTICA No. 8

EVAPORADOR DE DOBLE EFECTO

INTEGRANTES:

Becerril Torres Nayeli Guadalupe

Monroy Cuevas María del Rosario

Rivera Arellano Jazmín

Ricardo Alberto Romero Díaz

Sánchez Rodríguez Iván

Grupo 75

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PRÁCTICA No. 8

“EVAPORADOR DE DOBLE EFECTO” OBJETIVO

Concentrar una solución de jugo comercial utilizando un evaporador de doble efecto.

MARCO TEÓRICO

Los evaporadores son equipos vaporizantes que utilizan como fuente de energía un vapor latente a una temperatura mayor a la temperatura de vaporización del agua o solución acuosa para concentrar.

Los evaporadores de efecto múltiple fueron introducidos en la industria por Rillieux en 1830.

El método general para aumentar la evaporación por kilogramo de vapor de agua utilizando una serie de evaporadores entre el suministro de vapor vivo y el condensador recibe el nombre de evaporación en múltiple efecto. En el cual el vapor procedente de uno de los evaporadores se introduce como alimentación en el elemento calefactor de un segundo evaporador, y el vapor procedente de éste se envía al condensador, la operación recibe el nombre de doble efecto. El calor del vapor de agua original es

reutilizado en el segundo efecto, y la evaporación obtenida por unidad de masa del vapor de agua de alimentación al primer efecto es aproximadamente el doble.

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vapor vivo y en el que la presión en el espacio de vapor es la más elevada. El último efecto es el que tiene la presión mínima en el espacio de vapor.

En la operación en estado estacionario las velocidades de flujo y las velocidades

de evaporación son tales que tanto el disolvente como el soluto no se acumulan ni disminuyen en cada efecto. La concentración, temperatura y velocidad de flujo de la alimentación están ligadas, las presiones en la entrada del vapor vivo y el condensador están establecidas, y todos los niveles de las disoluciones se mantienen en cada efecto.

El objeto de la operación de efectos múltiples consiste en mejorar la economía térmica global del proceso y no en aumentar la capacidad de la planta. Como regla aproximada se puede decirse que una simple unidad requiere alrededor de 1.3 Kg. de vapor para evaporar 1 Kg. de agua, una unidad de doble efecto alrededor de 0.6 Kg. de vapor por Kg. de agua y una unidad de triple efecto 0.4 Kg. de vapor por Kg. de agua. La superficie de calefacción del primer efecto transmitirá por hora una cantidad de calor dado por la ecuación.

Para el segundo efecto se tiene:

Como el proceso está en estado estacionario prácticamente todo el calor consumido en crear vapor en el primer efecto será cedido cuando este mismo vapor condense en el segundo efecto. Por lo tanto q1 y q2 son prácticamente iguales, de forma que.

DATOS EXPERIMENTALES Temperaturas °C CONDENSADOR ALIMENTACION (T1) SOL. CON. EVA. 1 (T2) EVAPORADO 1 (T3) EVAPORADO 2 (T4) IN (T5) OUT(T6) Vapor (T7) PRODU CTO T(8) 18.4 91.6 78.9 26.9 15.1 34.3 118.4 16 18.5 92.8 81.7 29 16.5 35.7 117.9 16.8

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18.45 92.2 80.3 27.95 15.8 35 118.2 16.4

18.45 92.2 80.3 27.95 15.8 35 118.1667 16.4

Vaso vacío

Vol. (ml) Peso (g) Peso 30min (g) Peso 60 min (g) ALIMENTACION (1) 98.7435 2 100.453 100.352 100.234 ETAPA (1) 98.7435 2 100.724 100.671 100.654 ETAPA 2 (2) 98.7435 2 101.93 100.863 100.678 MEMORIA DE CÁLCULO

1. Obtener peso real de la muestra al salir del evaporador

( ) Para la alimentación (1):

( )

2. Para una muestra de la alimentación, obtener cantidad real de agua evaporada en la muestra después de 30 min en la estufa:

( ) Para la alimentación (1):

3. Volumen de agua evaporada

Leemos la densidad del libro CRANE “Flujo de fluidos” a una temperatura de 18.4. ( ) ( ) ( ) ( ) Se realiza el mismo cálculo para 60 min.

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secado se usa: *Para la etapa 1: Se realiza lo mismo para etapa 2 y para la alimentación.

BALANCE DE MASA

Para los balances de materia queda de la siguiente manera:

Dónde:

QACa = caudal másico por concentración de la corriente de alimentación. QcCC = caudal másico por concentración de la corriente concentrada. QECE = caudal másico por concentración de la corriente evaporada. BLANCE DE ENERGIA A. Evaporador 1 A. Evaporador 2

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B. Condensador

 Calculando el Cp del jugo Ecuación de M. Orozco ⁄ Para la etapa 1 ( ) ( ⁄ ) ( ) ( ⁄ ) ⁄

Sustituyendo en el balance de energía del primer evaporador: ( )

( )( )

De la misma manera obtenemos Q3,Q4 , Q5, Q6 Y Q7.

RESULTADOS BALANCE DE MASA t=0 Vaso vacío Vol. (ml) Peso vaso+muestra(g) Peso muestra(g) 98.7435 2 100.453 1.7095 98.7435 2 100.624 1.8805 98.7435 2 100.732 1.9885

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Vaso vacio Vol. (ml) Peso(vaso+muestra) (g) peso muestra (g) 98.7435 2 99.382 0.6385 98.7435 2 99.571 0.8275 98.7435 2 99.663 0.9195 t=60

Vaso vacio Vol. (ml) Peso(vaso+muestra) (g) peso muestra (g) Concentración (g/ml) X 98.7435 2 98.766 0.0225 0.01125 0.013161743 98.7435 2 98.954 0.2105 0.10525 0.111938314 98.7435 2 99.56 0.8165 0.40825 0.410611013

Para cada una de las muestras se tienen los siguientes datos:

Agua evaporada (g) Volumen de agua evaporada

(ml) Alimentación Peso 30min

(g) Peso 60 min (g) 30min 60 min 0 1.101 0.5505 1.100038497 0.550019248 0 1.053 0.717 1.052080415 0.716373844 0 1.069 0.897 1.068066442 0.89621665

Cantidad de Agua evaporada en cada etapa

Agua evaporada Kg Agua % agua Inicio 2.6451 Etapa 1 2.374 89.751 Etapa 2 2.595 98.106 BALANCE DE CALOR Cp (Kj/KgK) Q1 vapor (Kj) Q2 jugo.conc. 1 (Kj) Q3 jugo_vapor (Kj) ALIMENTACION (1) 4.144 812.993 92.827 720.166 ETAPA (1) 3.876 771.711 88.113 683.597 ETAPA 2 (2) 3.063 605.429 69.127 536.302

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Q4jugo. Conc. 2 (Kj) Q5 vapor (Kj) Q6 agua (Kj) Q7 condensado (Kj) ALIMENTACION (1) 542.61 177.554 -498.935 676.488 ETAPA (1) 529.785 153.812 -498.935 652.74 ETAPA 2 (2) 527.26 9.03 -498.935 507.96 ANALISIS DE RESULTADOS

Comparando las concentraciones en las diferentes etapas (al inicio, después de 30 mim. Y después de 60 min.), se observa que la concentración va aumentando en cada etapa, las concentraciones aumentan 8% del inicio a la etapa 1 y 6% de la eta 1 a la etapa 2. Se evapora más agua en la etapa 1, que en la etapa 2, pero esto podría compensarse con el ahorro de energía.

Las fracciones de solidos también aumentan hasta llegar a un máximo de 0.41 al final de la etapa 2 cuando al inicio solo había 0.13. Analizando los datos de agua evaporada observamos que en cada etapa se evapora una mayor cantidad de líquido.

CONCLUSIONES

El evaporador de doble efecto presenta un ahorro considerable de energía comparado con la evaporación simple, además de obtener concentraciones en la fase final mayores comparadas con la evaporación de un solo efecto.

BIBLIOGRAFIA

 VALIENTE, Banderas Antonio. “Problemas de Balances de Materia y Energía”. 1ª ed. 1ª reimp. Ed. Universidad, México.1997. 279-284.pp.

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 http://www.ceautomatica.es/old/actividades/jornadas/XXV/documentos/7 6-antsufiere.pdf

 Himmelblau, D. M. (2003). Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química. 6ª Ed. Prenrice-Hall. México.

 Smith, J.M., Van Ness, H.C. y Abbott, M.M. (2005). Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química. 7ª. Ed. Mc Graw Hill. México.

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