Em um evaporador de duplo efeito se trata 10.000 kg / h de uma solução que não tem elevação apreciável do ponto de ebulição, para concentrá-lo de 10 % até 20 %. A solução diluída entra no primeiro efeito a 20^circ C e neste efeito condensa o vapor vivo a 105^circ C. O vapor procedente do primeiro efeito está à 80^circ C e o do segundo efeito está à 50^circ C. U1=1.800 kcal / h m 2 ^circ C. U2 =1.500 kcal / h m 2 ^circ C. Determine:
a. O consumo de vapor.
b. A área de troca térmica em cada efeito.
c. A economia de vapor em cada efeito.
d. A economia Global.
Dados: Cp=1 kcal / kg^circ C

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um evaporador de duplo efeito que está concentrando uma solução de 10% para 20% com uma vazão de 10.000 kg/h. A gente vai precisar entender de balanço de massa e de energia térmica para evaporar a água da solução. Vamos precisar usar conceitos de transferência de calor e propriedades térmicas da solução para resolver as questões. Vamos resolver cada parte passo a passo!

Passo 2

Primeiro, vamos calcular o consumo de vapor, que é a quantidade de vapor necessária para concentrar a solução de 10% para 20%. Para isso, precisamos fazer um balanço de massa e energia.
Balanço de Massa:
  • Vazão inicial da solução (F) = 10.000 kg/h
  • Concentração inicial (C1) = 10%
  • Concentração final (C2) = 20%
A massa de soluto na entrada: kg/h
A massa de soluto na saída: kg/h
Mas como a massa de soluto está aumentando, precisamos que haja uma adição de soluto. Porém, isso não faz sentido físico porque estamos apenas evaporando água. Parece que há um erro no enunciado ou uma interpretação diferente. Vamos considerar que a concentração está aumentando porque estamos removendo água, mantendo a quantidade de soluto constante.
Balanço de Massa Revisado:
Quantidade de soluto permanece constante:
Onde é a vazão da solução concentrada:
kg/h
Então, a massa de água evaporada (V) é:
kg/h

Passo 3

Agora, vamos calcular o consumo de vapor. O consumo de vapor está relacionado à massa de água evaporada e à eficiência do evaporador.
Considerando que todo vapor condensado fornece a energia necessária para a evaporação, e assumindo que não há perdas de calor, o consumo de vapor pode ser estimado pela quantidade de água evaporada.
Portanto, o consumo de vapor (Vapor consumido) é igual à massa de água evaporada:
kg/h

Resposta

a. O consumo de vapor é de 5.000 kg/h.

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