Evaporadores

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
Facultad de ciencias químicas

EE: Operaciones de transferencia de calor.
MARTINEZ SANCHEZ MARISOL Y SAUCEDO HERNANDEZ OMAR IRAM

Presentan: Evaporadores en estanque

LA EBULLICIÓN
La transferencia de calor en la ebullición está relacionada con el cambio de fase de líquido a vapor. Se pueden lograr flujos de calor extremadamente grandes en los fenómenos deebullición, haciendo su aplicación particularmente valiosa cuando el espacio de que se dispone para realizar una transferencia relativamente grande de energía, es muy reducido. Tal es el caso de los reactores nucleares. El advenimiento de esta aplicación ha aumentado en el interés en la ebullición y la investigación que se ha concentrado en esta área en los años recientes ha aclarado mucho lorelacionado ¿con el mecanismo y funcionamiento del fenómeno de ebullición.

Aplicaciones
• Refrigeración • Concentración de un sólido en solución • Separación de un líquido de una solución líquida •Calderas (generadores de vapor)

Transferencia de calor con cambio de fase líquido – vapor  Ebullición: interfase sólido-líquido

CLASIFICACION
Hay dos clases básicas de ebullición: Ebullición deestanque y ebullición de flujo. La primera de ellas es la que se realiza en una superficie calentada sumergida en un estanque líquido que no esté agitado.

Ebullición en estanque – Ebullición subenfriada (Tmasa liq.< Tsaturación) – Ebullición saturada (Tmasa liq.= Tsaturación)

EBULLICION EN ESTANQUE
•Mecanismo de transferencia de calor más conocida y simultáneamente menos comprendida.•Relaciones empíricas o semi-empíricas

Curva de ebullición (Nukiyama(*) ,1934) Log [Q (btu/hr.ft2)] vs. Log (Tsup. – Tsat) Log [ h (btu/hr.ft2.ºF)] vs. Log (Tsup. – Tsat)

Curva de ebullición
Estado estacionario en cada punto para agua pura a 1 atm

Dependiendo del tipo de calefacción se pueden presentar dos situaciones: • Flujo de calor trasmitido desde la superficie calefactora al

líquido (Q/A) es la variable independiente y TP la dependiente • La variable independiente es TP y Q/A la dependiente

Zonas de la curva de ebullición
Zona I: – No se forma vapor sobre la superficie calefactora . – Convección natural – calor se libera en la superficie libre por evaporación. – Coeficiente pelicular de T.C. con TP-Ts tiene la forma de las ecuaciones de Convección Natural: h ∝ (ΔT) 1/4Zona II:Ebullición Nucleada Incipiente (A - B) – En el punto A se produce la formación de las primeras burbujas en la superficie calefactora – Las burbujas colapsan al alejarse de la superficie – Aumenta el número de burbujas generadas y la distancia de supervivencia a medida que aumenta el sobrecalentamiento ΔT (AB) – Más allá de la zona en que existen burbujas, el calor es trasmitido a través dellíquido por Convección Natural con posterior evaporación en la superficie libre – Para esta zona, y para agua a P. atmosférica, la dependencia del coeficiente pelicular con el sobrecalentamiento es: h ∝ (ΔT)2

Zona III Ebullición Nucleada Generalizada (B-C) – Se forman más burbujas a mayor velocidad – Las burbujas alcanzan la superficie , donde revientan y liberan el vapor – Se forman columnascontinuas de vapor – Próximo al máximo (C), la superficie sólida se recubre con un gran número de burbujas, que dificulta la llegada de líquido de “renovación” a la superficie. – Para esta zona, y para agua a P.atmosférica, la dependencia es del tipo: h ∝ (ΔT)3
EBULLICIÓN DE METANOL SOBRE UN TUBO DE COBRE DE 1 cm DE DIÁMETRO, CALEFACCIONADO CON VAPOR

Pico de flujo de calor: Punto C
Aquí elflujo de calor en ebullición nucleada es máximo

– Para agua a presión atmosférica: •40 < ΔT < 50ºC (aprox) •Q/Amax : 1.000.000 w/m2 (aprox.) – Para líquidos orgánicos a presión atmosférica •22 < ΔT < 28 ºC • Q/Amax : 300.000 w/m2 (aprox.) Zona IV Ebullición en película inestable (transición) (C-D)
– A partir de C, la velocidad de formación de burbujas es tan alta que las mismas no pueden...