Em uma fábrica de papel é concentrada uma dispersão de celulose em água de
até
em sólidos, empregando-se vapor saturado a 2,0 bar. A solução deve ser alimenta a
e com uma vazão de
. Sabe-se que a temperatura de evaporação da água pura dentro do evaporador é
. O calor específico da dispersão de celulose na alimentação é
. Considere o efeito da EPE ( 5
) no processo de evaporação (calculada experimentalmente). Determinar a taxa de evaporação e o consumo de vapor considerando um evaporador isolado e de um único efeito.
A temperatura da dispersão de celulose é de
(antes de entrar no evaporador). Faça uma proposta para aquecer esta solução até a temperatura de entrada no evaporador.
A temperatura da dispersão de celulose é de
Passo 1
Resumindo: queremos concentrar de 2 % para 8 % (m/m) a dispersão de celulose em água numa vazão de
,kg/h que entra a
. A evaporação ocorre a
em água pura, mas há elevação do ponto de ebulição
, logo o líquido ferve a
. Emprega-se vapor saturado a 2,0 bar (
C,
,kJ/kg). O calor específico da dispersão é
,kJ/k
.
Conteúdo: balanço de massa e de energia em evaporador de efeito único e proposta de pré-aquecimento.
Conteúdo: balanço de massa e de energia em evaporador de efeito único e proposta de pré-aquecimento.
Passo 2
Balanço de massa sobre sólidos (ínertes na evaporação):
com
e
.
Logo
Logo
Água evaporada
Passo 3
Balanço de energia no evaporador (isolado):
- Aquecer a alimentação de
a . - Fornecer calor de vaporização para
,kg/h.
Passo 4
Consumo de vapor saturado a 2,0 bar, com entalpia de vaporização
,kJ/kg:
Passo 5
Resposta final dos cálculos:
Evaporação de água: ,kg/h
Consumo de vapor: ,kg/h
Evaporação de água:
Consumo de vapor:
Passo 6
Proposta de pré-aquecimento de
a
:
Criar um trocador de calor (economizador) em que o vapor condensado (ou vapor de flash do próprio evaporador) cede calor à alimentação crua. Nesse trocador, o líquido cru (1000 kg/h) entra a e sai a
, aproveitando energia térmica que, de outro modo, seria desperdiçada. Isso reduz a carga térmica do evaporador principal.
Criar um trocador de calor (economizador) em que o vapor condensado (ou vapor de flash do próprio evaporador) cede calor à alimentação crua. Nesse trocador, o líquido cru (1000 kg/h) entra a
Resposta
Evaporação
kg/h
Vapor consumido kg/h
Vapor consumido