Um evaporador de simples efeito deve concentrar 11t/h de uma solução de NaOH de
a
de sólidos (em massa), estando a alimentação a
. A pressão do vapor de aquecimento é de 2,35 atm (abs). O espaço-vapor deve ser mantido a um vácuo de 60 cmHg . O coeficiente global de transmissão de calor é de
. A temperatura do vapor superaquecido produzido é de
. Determine o consumo de vapor e a economia do evaporador.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre evaporadores! A gente precisa descobrir quanto vapor é consumido e qual a economia do evaporador para concentrar uma solução de NaOH de 30% pra 50% de sólidos por hora. Para isso, vamos usar conceitos de balanço de massa e energia, além de algumas fórmulas de transferência de calor. Vamos por partes!
Passo 2
Primeiro, vamos fazer um balanço de massa. A ideia aqui é garantir que toda a massa que entra no evaporador saia de alguma forma, seja na forma de produto concentrado ou de vapor evaporado.
Temos os seguintes dados:
- Taxa de alimentação (F): 11 toneladas por hora (t/h)
- Concentração na alimentação (C<sub>f</sub>): 30% de sólidos
- Concentração no produto (C<sub>p</sub>): 50% de sólidos
Vamos chamar a taxa de vapor consumido de (V). Então, a taxa de produto § será:
Mas antes, vamos calcular a quantidade de sólidos na alimentação e no produto.
Quantidade de sólidos na alimentação:
Quantidade de sólidos no produto:
Como os sólidos não evaporam, a quantidade de sólidos na alimentação é igual à do produto:
Agora, podemos encontrar a taxa de vapor consumido:
Passo 3
Agora que temos a taxa de vapor consumido, vamos calcular a economia do evaporador. A economia, nesse contexto, geralmente se refere à quantidade de vapor necessária para evaporar uma certa quantidade de líquido.
A fórmula para a economia do evaporador é:
Primeiro, precisamos determinar a quantidade evaporada. Sabemos que estamos concentrando a solução de 30% para 50%, então a quantidade evaporada é a diferença na massa de água.
Quantidade de água na alimentação:
Quantidade de água no produto:
Quantidade evaporada (E):
Agora, calculando a economia:
Isso significa que para cada tonelada de água evaporada, consome-se uma tonelada de vapor, caracterizando uma economia de 1 em um evaporador de simples efeito.
Resposta
O consumo de vapor é de 4,4 toneladas por hora e a economia do evaporador é 1.