Evaporador De Circulacion Forzada

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

LABORATORIO DE OPERACIONES DE SEPARACIÓN I

PRACTICA 2

EVAPORADOR DE SIMPLE EFECTO DEL TIPO DE CIRCULACIÓN FORZADA CON RECIRCULACIÓN

ALUMNO: SÁNCHEZ CANIZALES OSCAR RENE

GRUPO 6IM2

Condiciones de operación
Las condiciones de operación fueron una alimentación a 62⁰C debido a quelos carbonatos incrustan a 70⁰C ya que se está llevando a cabo un proceso de desalación de agua , en esta práctica no se necesito precalentar la solución debido a que como el equipo tiene una recirculación donde parte del producto regresa a la temperatura de 62⁰C se combina con la solución alimentada y al entrar en la calandria este va aumentar su temperatura de 6-8⁰C ya que la ebullición no seda dentro de los tubos y no hay cambio de fase esto produce una evaporación flash en el separador.
| Diámetro del tanque (m) | Temperaturas (°C) | Tiempo de operación θ(min) | Diferencia de altura de nivel (m) |
MA Kghsolucion diluida | 0.596 | 23 | 10 | |
E Kghsolvente evaporado | 0.346 | 62 | 10 | 0.169 |
MP Kghsolucion concentrada | 0.346 | 62 | 42 | 10 | 0.12 |
MV Kghvapor deagua de caldera | 0.42 | 95 | 60 | 10 | 0.107 |
MH2OKghagua de condensacion | 0.56 | 23 | 36 | 1 | 0.112 |
MR Kghmasa de recirculacion | | 59 | 65 | |
Tabla de datos experimentales

Secuencia de cálculos.
A.- Evaporador
1.-Gasto volumen de Mp- Masa de solución concentrada
GvMp=π4di2∆zθ
GvMp=π40.34620.16910 min=0.001589m3min
Gasto masa de MpMp=0.001589m3min982.07@62Kgm3=1.5605Kgmin60 min1 h=93.6306Kgh

Gasto volumen de E- Evaporado
GvE=π4di2∆zθ
GvE=π40.34620.1210 min=0.001128m3min
Gasto masa de E
E=0.001128m3min982.07@62Kgm3=1.1077760 min1 h=66.4665Kgh
2.-Balance General
MA=E+MP
MA=66.4665Kgh+93.6306Kgh=160.097Kgh
3.-Balance de Calor
MVHV+MAHA=MCHC+EHE+MPHP
MVHV=EHE+MPHP-MAHA
MVHV=UA∆T=EHE+MPHP-MAHA
Calculo de entalpias.
HA=Cp∆TA
HP=Cp∆TpHE=HE@62+0.48APE
HA=1KcalKg°C23°C-0°C=23KcalKg
HP=1KcalKg°C62°C-0°C=62KcalKg
HE=624+0.48APE=624KcalKg
Calculo de calor absorbido.
Q=EHE+MPHP-MAHA
QA=66.4665Kgh 624KcalKg+ 93.6306Kgh62KcalKg-(160.097Kgh )(23KcalKg)
QA=43582.6KcalKg
Calculo de calor suministrado.
QS=MVλV
GvMV=π4di2∆zθ
GvMV=π40.4220.10710 min=0.001482m3min
Gasto masa de MV
MV=0.001482m3min961.62@95Kgm3=1.4236Kgmin60 min1 h=85.4183KghλV@95=542.1KcalKg
QS=85.4183Kgh 542.1KcalKg=46305.3Kcalh
Calculo de calor perdido.
QP=QS-QA
QP=46305.3Kcalh-43582.6Kcalh=2722.7Kcalh
Eficiencia térmica.
η=QAQS=43582.6Kcalh46305.3Kcalhx100=0.941201 x 100=94.12
Calculo de Coeficiente global de transferencia de calor U.
QA=UA∆T
U=QAA∆T
Para el calculo de ∆T
∆t1=tvsat-te soln=95-65°C=30°C
∆t2=tvsat-ts soln=95-59°C=36°C∆T=36°c-30°Cln3630=32.9089°C
L=2.54m
D=3cm=0.03m
nT=4 tubos
A=π.D.L.nT=π0.03m2.54m4=0.9575m2
U=43582.6Kcalh(0.9575m2)(32.9089°C)=1383.12Kcalhm2°C

Factor de economía.
∈=EMV=66.465Kgh85.4183Kgh=0.77811
Capacidad Evaporativa.
CE=EAtramsde calor
Atramsde calor=π.D.L.nT=π0.03m2.55m4=0.9613m2
CE=66.465Kgh0.9613m2=69.1386Kghm2
Calculo de Velocidades:
QA=MRCP∆T
MR=QACp∆TMR=43582.6KcalKg(1KcalKg°C)(65°C-59°C)=7263.77Kgh
Aflujo=π4di24=π40.0324=0.002827m2
ρ@59°C=983.64Kgm3
Vel.media=MRAflujoρ=7263.77Kgh(0.002827m2)(983.64Kgm3)=2612.16mh1h3600 min=0.72ms

Velocidad de evaporado.
Vel.evaporado=GMEAflujoVol especifico@62°C
Vel.evaporado=66.465Kgh0.002827m21982.97Kgm3=23.9380mh
Vel.producto=93.6303Kgh0.002827m21982.97Kgm3=33.7247mh
Vel.salida=Vel.evaporado+Vel.productoVel.salida=23.9380mh+33.7247mh=57.6629mh

Vel.alimentacion=GMVAflujoVol especifico@95°C
Vel.alimentacion=85.4183Kgh0.002827m21961.62Kgm3=31.4211mh
Calculo de tiempo de Residencia.
θ=L tubosvelmedia=(2.54m)(2 tubos)0.72ms=7.05s
B.- Condensador
1.-Calor transferido al agua
QAH2O=MH2OCPH2O∆TH2O
Gv H2O=π4di2∆zθ
Gv H2O=π4(0.56m)20.112m1 min=0.027586m3min
M H2O=(997.62@23Kgm3) 0.027586m3min=27.5203Kgmin60 min1...