Evaporadores

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EVAPORADORES.

Los evaporadores se usan en operaciones de separación de disolventes volátiles de solutos no volátiles, vía vaporización. El agua es el disolvente que se separa con más frecuencia. La calefacción se efectúa mediante vapor condensante. El calor requerido para evaporar el disolvente se transfiere desde el vapor condensante hasta la disolución, y esta energía viene dada por laexpresión:

q  U A T (a) donde U es el coeficiente global de transmisión de calor, A es la superficie de calefacción y ∆T es la diferencia media de temperaturas existente entre el vapor condensante y la disolución en ebullición.
Para conocer este coeficiente se requiere: i) Conocer el coeficiente de condensación del vapor de calefacción (el coeficiente de película para vapores condensante), ii)La resistencia de conducción del material de la superficie de transmisión, que separa el vapor condensante de la solución, incluyendo los depósitos de sólidos, ii) El coeficiente de película por convección del líquido (disolución) que está en estado de ebullición. El coeficiente U debe determinarse experimentalmente para cada caso. No obstante lo anterior, se dispone de datos en formas degráficas para distintos tipos de evaporadores. Definiciones. Superficie de evaporación. En un equipo construido este factor es fijo y no depende de las condiciones de operación. Diferencia de temperaturas. La diferencia de temperaturas entre el vapor condensante y el líquido hirviente depende de los factores siguientes: 1.- Las condiciones del vapor de calefacción La temperatura aquí, depende de lapresión de vapor y del grado de recalentamiento. En general no se usa presión elevada. Una presión de 4 atm. es usual. 2.- La presión en la cámara de evaporación ( de la disolución en ebullición) En esta cámara al disminuir la presión disminuye la temp. y por tanto aumenta el gradiente de temperatura., con lo cual disminuye la superficie de calefacción. Por tanto esta cámara debe operar en vacío paraaumentar la eficiencia y economía del proceso. En el caso de disoluciones que se degraden los solutos a determinadas temperaturas, entonces se trabajan bajo esas temperaturas. 3.- La concentración de la disolución. Con relación a la concentración de la solución, se tiene que el grado de concentración define directamente la presión de vapor de la solución, la cual es variable, en tanto el soluto vayaaumentando en la disolución, y además la presión es menor que la del

2 disolvente puro (el soluto aumenta el punto de ebullición del disolvente puro), luego, la temperatura de ebullición de la solución será mayor con relación al disolvente. En caso de disoluciones ideales el aumento del punto de ebullición está dado por: Tb  RTb2 x H b (b)

siendo, R= constante de los gases, 8,314 J mol-1K-1 ó 2 cal K-1 mol-1. Tb= temperatura normal de ebullición x = fracción molar del soluto ∆Hb = calor molar de vaporización del disolvente puro a la temperatura de ebullición Figura 1

Pero según esta ley dos sustancias diferentes como soluto, con la misma fracción molar en mismo disolvente, experimentarán el mismo aumento del punto de ebullición. La experiencia indica que hay grandesdesviaciones a esta ley para disoluciones iónicas.

3 Por tanto se usa la regla (Dühring) según la cual “Si se correlaciona gráficamente el punto de ebullición de una disolución frente a la temperatura del disolvente, los puntos correspondientes a distintas concentraciones yacerán sobre una recta”. La Figura 1 adjunta indica las correlaciones para agua y una disolución de NaOH a diferentes % en peso desoluto. Características de los evaporadores.En un evaporador hay que conocer su: a.- Capacidad b.- Economía c.- Consumo de vapor de calefacción

Ki log ramo de disolvente evaporado tiempo ki log ramos de disolvente evaporado Economía  ki log ramos de vapor de calefacción Capacidad Consumo de vapor de calefacción   Economía Ki log ramos de vapor de calefacción tiempo Capacidad 
Como...