Dimensionar um evaporador para concentrar
de uma solução de 8 a
. A alimentação entrará a
e o evaporador deverá funcionar num vácuo de 660 mmHg . Para aquecimento se dispõe de vapor sob pressão de 1,4
. Determinar:
a) A área da superfície de aquecimento.
b) O consumo de vapor que deverá ter o evaporador.
Dados: Calor específico da alimentação
.
Calor específico do concentrado
.
Elevação do ponto de ebulição para a solução a
em peso
.
SITUAÇÃO
CALOR
LATENTE
Condensação do
vapor a
533,5
Ebulição da água a
100 mmHg
568,2
Coeficiente de transmissão experimental
.
a) A área da superfície de aquecimento.
b) O consumo de vapor que deverá ter o evaporador.
Calor específico do concentrado
Elevação do ponto de ebulição para a solução a
SITUAÇÃO |
|
||
|
533,5 | ||
|
568,2 |
Passo 1
Resumindo o enunciado: queremos concentrar uma alimentação de
,
com
de soluto até
, operando em uma câmara à pressão de
,
(vacuo de
,
em relação à atmosfera). O vapor de aquecimento está a
,
(gauge). Para resolver usaremos balanço de massa para achar as vazões de concentrado e de vapor formado, depois balanço de energia (sensible + latente) para obter a carga térmica
, e finalmente
-
para achar a área , - consumo de vapor
.
Passo 2
Balanço de massa de solutos e solvente:
– Soluto na alimentação:
– Soluto na alimentação:
– Para obter
de soluto no concentrado, a massa de concentrado
satisfaz
– Logo a massa de vapor gerado é
Passo 3
Temperaturas de operação:
– A água pura ferve a ,
a cerca de
,°C. A solução a
tem elevação de ebulição de
,°C, logo
– A água pura ferve a
– O vapor de aquecimento condensa a
,
, isto é aproximadamente
,
, cuja temperatura de saturação é
– Diferença de temperatura média de transferência:
Passo 4
Balanço de energia
:
- Calor latente de evaporação
- Calor sensível para aquecer a água evaporada de
a ,°C :
- Calor sensível para aquecer o concentrado (massa
, , , ):
Total
Passo 5
Cálculo da área de troca térmica usando
Substituindo
,
e
,°C,
Passo 6
Consumo de vapor de aquecimento usando
Resposta
Área de aquecimento
Consumo de vapor
Consumo de vapor