molinos


PROBLEMAS

8.4-l. Coeficiente de transferencia de calor en un evaporador de efecto simple. Una alimentación
de 4535 kgih de solución de sal al 2.0% en peso a 3 ll K, entra continuamente a un evaporador
de efecto simple para concentrarse a 3.0%. La evaporación se lleva a cabo a presión
atmosférica y el área del evaporador es 69.7 m*. El calentamiento se logra con vapor de agua
saturado a383.2 K. Puesto que la solución es diluida, se puede suponer que tiene el mismo
punto de ebullición del agua. Se estima que la capacidad calorífica de la alimentación es cp
= 4.10 kJ/kg * K. Calcule las cantidades de vapor y de líquido producidas y el coeficiente total
de transferencia de calor U.
Respuesta: U = 1823 W/m* *K

8.4-2. Efectos de una alimentación más rápida en el evaporador.Con los mismos valores del área,
U, presión del vapor de agua, presión del evaporador y temperatura de la alimentación del
problema 8.4- 1, calcule las cantidades de líquido y de vapor que salen y la concentración del
líquido de salida cuando la velocidad de alimentación se aumenta a 6804 kg/h.
Respuesta: V = 1256 kgih, L = 5548 kg/h, xL = 2.45%

8.4-3. Efecto de la presión del evaporadorsobre la capacidad y la composición del producto.
Repita el cálculo del ejemplo 8.4-1, esta vez con una presión del evaporador de 41.4 kPa en
lugar de 101.32 kPa abs. Use los mismos valores de presión del vapor de agua, área A y
coeficiente de transferencia de calor U.
a) Determine la nueva capacidad o velocidad de alimentación en estas condiciones. La
composición del producto líquido es la mismade antes.
b) Determine la nueva composición del producto al aumentar la velocidad de alimentación a
18144 kg/h.

8.4-4. Producción de agua destilada. Se emplea un evaporador con área de 83.6 m* y
U = 2270 W/m* *K para obtener agua destilada que se alimenta a una caldera. Al evaporador
se introduce agua municipal que tiene 400 ppm de sólidos disueltos a 15.6 “C y la unidad opera
Cap. 8Evaporación 515
a 1 atm abs de presión. Se dispone de vapor de agua saturado a 115.6 “C (25 Ib/pulg2 abs).
Calcule la cantidad de agua destilada que se produce por hora si el líquido de salida contiene
800 ppm de sólidos.

8.4-5. EPE de soluciones de NuOH. Determine el punto de ebullición de la solución y la EPE en los
siguientes casos:
a) Una solución de NaOH al 30% que hierve en un evaporadora presión de 172.4 kPa
(25 psia).
b) Una solución de NaOH al 60% que hierve en un evaporador a presión de 3.45 kPa
(0.50 psia).
Respuesta: a) Punto de ebullición = 130.6 “C, EPE = 15 “C

8.4-6. EPE de solutos biológicos en disolución. Determine el EPE de las siguientes soluciones de
solutos biológicos en agua. Use la figura de (Pl) de las páginas ll a 3 1.
a) Una solución al 30% en pesode ácido cítrico en agua, que hierve a 220 “F (104.4 “C).
b) Una solución al 40% en peso de sacarosa en agua, que hierve a 220 “F (104.4 “C). ~
Respuesta: a) EPE = 2.2 “F (1.22 “C)

8.4-7. Efecto de la temperatura de alimentación en la evaporación de una solución de NaOH.
Un evaporador de efecto simple concentra una alimentación de 9072 kg/h de una solución de
NaOH al 10% en peso en agua paraobtener un producto con 50% de sólidos. La presión del
vapor de agua saturado es 42 kPa (manométricas) y la presión en el evaporador es 20 kPa
(abs). El coeficiente total de transferencia de calor es 1988 W/m2 - K. Calcule la cantidad de
vapor de agua que se usa, la economía de vapor en kg vaporizados/kg vapor de agua y el área
para las siguientes condiciones de alimentación:
a) Temperaturade alimentación a 288.8 K (15.6 “C).
b) Temperatura de alimentación a 322.1 K (48.9 “C).
Respuesta: a) S = 8959 kg/h de vapor de agua, A = 295.4 m2

8.4-8. Coeficiente de transferencia de calor para evaporar NaOH. Para concentrar 4536 kgih de
una solución de NaOH al 10% en peso hasta el 20% en peso, se usa un evaporador de efecto
simple con área de 37.6 m2. La alimentación entra a 21.1 “C...