Assunto 2: Evaporadores
Um evaporador de duplo efeito está sendo utilizado para efetuar a concentração de um produto líquido contendo
de sólidos orgânicos dissolvidos em água até
de sólidos. As alimentações das correntes no conjunto de evaporadores seguem o esquema de fluxo direto. A alimentação da solução diluída entra no evaporador 1 a
. Cada evaporador tem uma área de
, com coeficientes globais de transferência de calor estimados em
no evaporador 1 e
no evaporador 2. Uma caldeira fornece vapor a
, sendo que no evaporador 2 a pressão atinge
. Faça as considerações que achar necessário para determinar a vazão de alimentação e do produto concentrado.
Um evaporador de duplo efeito está sendo utilizado para efetuar a concentração de um produto líquido contendo
Passo 1
O enunciado trata de um evaporador de duplo efeito em fluxo direto que concentra uma solução aquosa de 5 % em sólidos até 45 %. Cada efeito tem área
e coeficientes globais de transferência de calor
e
. O vapor da caldeira entra a
e no segundo efeito a pressão é
. Vamos usar balanços de massa (para sólidos) e energia (para cada efeito), além de propriedades de vapor saturado (temperaturas de saturação e calores latentes) para determinar a vazão de alimentação
e de produto concentrado
.
Passo 2
Balanço de massa de sólidos (não há geração nem consumo de sólidos):
se é a vazão de alimentação e
a vazão de produto concentrado,
se
A água evaporada total é
Passo 3
Propriedades do vapor saturado (extraídas de tabela de vapor):
Sujeito a pequenas aproximações, usamos estes valores para o cálculo.
Passo 4
Equilíbrios térmicos em cada efeito:
Efeito 1 (aquecimento de
até
e evaporação):
Taxa de água evaporada em 1:
Efeito 2 (aquecimento pela condensação do vapor do efeito 1,
, e ebulição a
):
Taxa de água evaporada em 2:
Passo 5
Total de água evaporada
Pela relação de sólidos:
E daí
Resposta
Vazão de alimentação
e vazão de produto concentrado
.