problema de mecánica de fluidos
Páginas: 6 (1336 palabras)
Publicado: 10 de diciembre de 2014
Actividad grupal:
Se debe concentrar un zumo clarificado de fruta desde 20 hasta 72 °Brix. El vapor de la caldera del que se dispone se encuentra a 2,4 atmósferas. El zumo diluido es alimentado al equipo a una temperatura de 50 °C a razón de 3480 Kg/hora. Se debe averiguar el caudal de vapor proveniente de la caldera y la superficie de calefacción de cada efecto.
Las propiedades del zumose pueden calcular así:
La elevación del punto de ebullición puede calcularse según la expresión:
ΔT [°C] = 0,014·C0,75·P0,1·℮(0,34C), donde C es el contenido en sólidos solubles en °Brix y P la presión en mbar.
El calor específico es función de la fracción másica de agua según la ecuación:
Cp [KJ/kg·°C] = 0,84 + 3,34·Xagua
La empresa se encuentra ubicada en la ciudad de Bogotá.La gerencia toma la determinación de asignar a un equipo de ingenieros de alimentos la tarea de solucionar el problema existente, de acuerdo con la información ya suministrada, y la obtenida por parte del director de compras de la organización, cual se muestra seguidamente, pero sólo utilice la información que le corresponda dependiendo del grupo al que pertenece.
Información para para gruposimpares
El grupo debe resolver si es suficiente un evaporador de efecto simple cuyo coeficiente global de transferencia es de 2100 W/m²·°C o si un evaporador de doble efecto en donde los coeficientes globales de transferencia de calor son 1625 y 1680 W/m²·°C respectivamente, y con un vacío de 400 mm Hg para el segundo efecto, satisface los requerimientos ya expuestos.
Información para grupospares
El grupo debe resolver si es suficiente un evaporador de efecto simple cuyo coeficiente global de transferencia es de 3300 W/m²·°C o si un evaporador de doble efecto en donde los coeficientes globales de transferencia de calor son 1575 y 1610 W/m²·°C respectivamente, y con un vacío de 500 mm Hg para el segundo efecto, satisface los requerimientos ya expuestos.
EVAPORADOR DESIMPLE EFECTO
Figura 1.
Va
2,4 atm (2431,8 mBar) Vs560mmHg (747mBar),Bogotá
F
3480Kg/hora
20⁰Brix
50⁰C
VcC 72⁰Brix
Balance de masa para el sólido soluble
0,2F = 0,72C
0,2 x 3480 = 0,72 C donde: C = 966,67
Cantidad de vapor saturado que sale del evaporador de efecto simple
Vs = F – C
Vs = 3480– 966,67 luego Vs = 2513,33
Balance de energía para el evaporador de efecto simple
El calor aportado por la condensación del vapor de la calderaes igual al calor que aporta la solución que alimenta al evaporador más el calor del vapor que se desprende de solución a su temperatura de ebullición.
Se asume que el calor de dilución aportado por la solución concentrada es despreciable debido a que la temperatura a la que sale es muy cercana a la temperatura del vapor saturado dentro del evaporador.
VaɧVa=FCp(ΔT) +Vs hVs
Para determinarFCp(ΔT) haremos lo siguiente:
Calculemos (ΔT) para la solución de alimentación sabiendo que la presión
Atmosférica en Bogotá es de 560 mmHg = 747 mBar
(ΔT)= 0.014(20)0,75(747)0,1e(0,34x20) = 230,37⁰C
Calculemos Cp para la solución de alimentación sabiendo que la fracción de agua x =0,8
Cp = 0,84 + 3,34 xagua donde Cp = 3,512
Luego FCp(ΔT) = 3480x 3,512 x 230,37 ⁰C = 2815526,85...
Se debe concentrar un zumo clarificado de fruta desde 20 hasta 72 °Brix. El vapor de la caldera del que se dispone se encuentra a 2,4 atmósferas. El zumo diluido es alimentado al equipo a una temperatura de 50 °C a razón de 3480 Kg/hora. Se debe averiguar el caudal de vapor proveniente de la caldera y la superficie de calefacción de cada efecto.
Las propiedades del zumose pueden calcular así:
La elevación del punto de ebullición puede calcularse según la expresión:
ΔT [°C] = 0,014·C0,75·P0,1·℮(0,34C), donde C es el contenido en sólidos solubles en °Brix y P la presión en mbar.
El calor específico es función de la fracción másica de agua según la ecuación:
Cp [KJ/kg·°C] = 0,84 + 3,34·Xagua
La empresa se encuentra ubicada en la ciudad de Bogotá.La gerencia toma la determinación de asignar a un equipo de ingenieros de alimentos la tarea de solucionar el problema existente, de acuerdo con la información ya suministrada, y la obtenida por parte del director de compras de la organización, cual se muestra seguidamente, pero sólo utilice la información que le corresponda dependiendo del grupo al que pertenece.
Información para para gruposimpares
El grupo debe resolver si es suficiente un evaporador de efecto simple cuyo coeficiente global de transferencia es de 2100 W/m²·°C o si un evaporador de doble efecto en donde los coeficientes globales de transferencia de calor son 1625 y 1680 W/m²·°C respectivamente, y con un vacío de 400 mm Hg para el segundo efecto, satisface los requerimientos ya expuestos.
Información para grupospares
El grupo debe resolver si es suficiente un evaporador de efecto simple cuyo coeficiente global de transferencia es de 3300 W/m²·°C o si un evaporador de doble efecto en donde los coeficientes globales de transferencia de calor son 1575 y 1610 W/m²·°C respectivamente, y con un vacío de 500 mm Hg para el segundo efecto, satisface los requerimientos ya expuestos.
EVAPORADOR DESIMPLE EFECTO
Figura 1.
Va
2,4 atm (2431,8 mBar) Vs560mmHg (747mBar),Bogotá
F
3480Kg/hora
20⁰Brix
50⁰C
VcC 72⁰Brix
Balance de masa para el sólido soluble
0,2F = 0,72C
0,2 x 3480 = 0,72 C donde: C = 966,67
Cantidad de vapor saturado que sale del evaporador de efecto simple
Vs = F – C
Vs = 3480– 966,67 luego Vs = 2513,33
Balance de energía para el evaporador de efecto simple
El calor aportado por la condensación del vapor de la calderaes igual al calor que aporta la solución que alimenta al evaporador más el calor del vapor que se desprende de solución a su temperatura de ebullición.
Se asume que el calor de dilución aportado por la solución concentrada es despreciable debido a que la temperatura a la que sale es muy cercana a la temperatura del vapor saturado dentro del evaporador.
VaɧVa=FCp(ΔT) +Vs hVs
Para determinarFCp(ΔT) haremos lo siguiente:
Calculemos (ΔT) para la solución de alimentación sabiendo que la presión
Atmosférica en Bogotá es de 560 mmHg = 747 mBar
(ΔT)= 0.014(20)0,75(747)0,1e(0,34x20) = 230,37⁰C
Calculemos Cp para la solución de alimentación sabiendo que la fracción de agua x =0,8
Cp = 0,84 + 3,34 xagua donde Cp = 3,512
Luego FCp(ΔT) = 3480x 3,512 x 230,37 ⁰C = 2815526,85...
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