Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Departamento de Ingeniería Química Industrial. Laboratorio de Introducción a los Procesos de Separación. EVAPORADOR DE TRIPLE EFECTO DEL TIPO CIRCULACIÓN NATURAL. Profesor: Lino Demedices García Integrantes del equipo: Aguilar Viana Nashielly Jazmin Grupo: 3IM63 Cruz Hernández Magali Domínguez Salud Francisco Martínez Márquez Mauricio. Grupo: 3IM62
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Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas
Departamento de Ingeniería Química Industrial.
Laboratorio de Introducción a los Procesos de Separación.
EVAPORADOR DE TRIPLE EFECTO DEL TIPO CIRCULACIÓN NATURAL.
Profesor:
Lino Demedices García
Integrantes del equipo:
Aguilar Viana Nashielly Jazmin Grupo: 3IM63
Cruz Hernández Magali
Domínguez Salud Francisco
Martínez Márquez Mauricio.
Grupo:
3IM62
OBJETIVOS
Que el alumno al termino de las sesiones correspondientes al estudio de
este equipo experimental sea capa de
Explicar el funcionamiento del evaporador de múltiple efecto de
circulación natural del tipo de película ascendente.
Operar el equipo realizando cambios en las variables que puedan ser
controladas a voluntad del operador.
Analizar los efectos de los cambios de las variables y como lograr un
aumento en la capacidad de producción.
INTRODUCCIÓN
La transferencia de calor a un líquido para llevarlo a ebullición es un
proceso importante que realizan frecuentemente gran número de
industrias. Este mecanismo generalmente recibe el nombre de
evaporación.
En la evaporación, se elimina el vapor formado por la ebullición de una
solución liquida obteniéndose una solución más concentrada. En la
mayoría de los casos se refiere a la eliminación de agua de una solución
acuosa.
Es importante saber, que uno de los parámetros importantes en el análisis
de operación para concentración de soluciones liquido-solido mediante la
evaporación es la economía de de vapor, que se define como los kg de
solvente evaporado producidos por cada kg de vapor de calentamiento
utilizado.
La mayoría de los evaporadores se calientan con vapor de agua que
condensa sobre tubos metálicos. Generalmente el vapor es de baja
presión, inferior a 3 atm absolutas, y con frecuencia el líquido que hierve se
encuentra a un vacío moderado, de hasta 0,05atm absolutas. Al reducir la
temperatura de ebullición del líquido aumenta la diferencia de
temperatura entre el vapor condensante y el líquido de ebullición y, por
tanto, aumenta la velocidad de transmisión de calor en el evaporador.
Así pues para aumentar la economía de vapor se suele utilizar un
evaporador de 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.
El primer efecto de un evaporador de flujo múltiple es aquél en el que se
introduce el 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. La presión en cada efecto es menor que la del efecto
del cual recibe el vapor de agua y superior a la del efecto al cual
suministra vapor. Cada efecto, por sí solo, actúa como un evaporador de
un solo efecto, y cada uno de ellos tiene una caída de temperatura a
través de su superficie de calefacción Correspondiente a la caída de
presión en dicho efecto.
METODOS DE ALIMENTACION PARA UN EVAPORADOR DE MULTIPLEEFECTO
Para alimentar un evaporador de múltiple efecto existen varias
maneras o formas de realizarlo entre están encontramos las
siguientes.
♦ Alimentación directa
♦ Alimentación inversa
♦ Alimentación mixta
♦ Alimentación paralela. -Corrientes de disolución; -corrientes de
vapor de agua y vapor condensado.
♦ Alimentación en contracorriente
Ventajas
Gran utilización del vapor la presión se distribuye el mismo vacío hace que
fluyan los concentrados.
Inconvenientes
La transmisión de calor está dificultada por: U grande, Ts-T1 grande, la u va
aumentando y U va disminuyendo.
Alimentación en contracorriente: Ventajas
Mejora la transmisión de calor, se compensa el gradiente.
Inconvenientes
Hay que colocar bombas para que fluya el concentrado.
TABLA DE CONDICIONES DEOPERACIÓN
Presión manométrica 1.0
Temperatura de alimentación 60°C
Vacío enelcondensador 276mmHg
TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES
Diámetro del tanque(cm)
Temperaturas (°C) Tiempoθ
(min)
h (cm)
MA
Solución diluida
59.6 65 5 4.5
MP
Solución conc.
34.6 48 5 ---------
E1
Solvente evap.
34.6 E1
86
Ec1
86
5 3.3
E2
Solvente evap.
34.6 E2
68
Ec2
68
5 3.1
E3
Solvente evap.
34.6 E3
48
Ec3
48
5 5.5
Mv
Vapor de aguade caldera
40.2 Mv
110
Mvc
32
2 3.4
MH2O Agua
de
condensación
56 tentrada
24
tsalida
30
5 34.2
CALCULOS
Balance de materiales.
Gv=𝜋
4di2
∆ℎ
𝜃=
𝑚3
ℎ
Gm=ρ*Gv =𝑘𝑔
ℎ
E1 a 86°C
GvE1= 𝜋
4(0.346m)2 0.033𝑚
5𝑚𝑖𝑛1ℎ
60𝑚𝑖𝑛
=0.0372m3/h
E1=0.0372m3/h(967.971kg/m3)=36.0412kg/h
E2 a 68°C
GvE2= 𝜋
4(0.346m)2 0.031𝑚
5𝑚𝑖𝑛1ℎ
60𝑚𝑖𝑛
=0.0350m3/h
E2=0.0350m3/h(978.902kg/m3)=34.2616kg/h
E3 a 48°C
GvE3= 𝜋
4(0.346m)2 0.055𝑚
5𝑚𝑖𝑛1ℎ
60𝑚𝑖𝑛
=0.0621m3/h
E2=0.0621m3/h(988.928kg/m3)=61.4124kg/h
MA a 65°C
GvE3= 𝜋
4(0.596m)2 0.045𝑚
5𝑚𝑖𝑛1ℎ
60𝑚𝑖𝑛
=0.1507m3/h
E2=0.1507m3/h(980.557kg/m3)=147.77kg/h
BALANCE DE MATERIA
MA=MP3+E1+E2+E3 por tanto MP3=MA-E1-E2-E3=16.0548kg/h
Mv a 32°C
Gvvap= 𝜋
4(0.402m)2 0.034𝑚
2𝑚𝑖𝑛1ℎ
60𝑚𝑖𝑛
=0.1295m3/h
Mv=0.1295m3/h(995.026kg/m3)=128.856kg/h
BALANCE DE MATERIALES EN CADA EFECTO
MP1=MA1+E1=147.77kg/h + 36.0412kg/h = 183.811kg/h
MP2=MA2+E2=183.81kg/h + 34.2616kg/h = 218.073kg/h
BALANCE DE CALOR SUMINISTRADO, ABSORBIDO Y NO ABSORBIDO