Evaporador

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OPERAÇÕES UNITÁRIAS II – EVAPORAÇÃO – 2008/4
Profª Drª Lisete C. Scienza Definição: São classificados como sistemas evaporativos abertos, aqueles que realizam a liberação de calor de um processo, por meio de transferência simultânea de calor e massa, ou seja, utilizando vaporização da água que ocorre no equipamento de utilidades, seja ele torre de resfriamento ou condensador evaporativo.

Avaporização da água no equipamento se dá pelo contato entre ar e água, sendo o ar mais frio do que a água que é admitida, havendo assim a transferência de água da fase líquida para a fase gás, ocorrendo, portanto a umidificação do ar. A vaporização da água necessita, obviamente, de uma certa quantidade de energia para ocorrer. Essa energia é oriunda da massa líquida que, ao ceder calor sensível ao ar,resfria-se. A força motriz desse processo é a diferença entre a temperatura da água quente que entra no equipamento e a temperatura de bulbo úmido do ar circundante.

A Evaporação consiste, então, na remoção de um solvente, usualmente água, de uma solução contendo um soluto não volátil. O aquecimento é efetuado por um vapor condensante. A transferência de calor do vapor condensante para a soluçãoé expressa por:

q = U A ∆T
onde U é o coef. global de transferência de calor, o qual é influenciado pelas características de construção e pelo método de operação. Constituem resistências térmicas: películas do vapor e do líquido em ebulição, incrustação interna e externa e a parede do tubo.

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Objetivo: concentrar uma solução pela evaporação do solvente. Exemplos de aplicação: concentração desucos de frutas, do caldo de cana para posterior obtenção do açúcar, obtenção de água potável a partir da água do mar.

Equipamentos: Os evaporadores são basicamente constituídos por um
Vapor (V)

trocador de calor, capaz de levar a solução à fervura, e de um dispositivo para separar a fase vapor do líquido em ebulição. O equipamento consiste em uma câmara, dentro da qual existe um trocador de calorcom aquecimento indireto que proporciona o meio de transmissão de calor ao produto por meio de vapor à baixa pressão.
Condensado (Lc) Solução concentrada (L) Alimentação (F) Vapor de aquecimento (Vs)

A figura ao lado mostra o esquema simplificado de um evaporador de tubos verticais, onde:

F = carga (alimentação) V = vapor produzido L = solução concentrada Vs = vapor de aquecimento Lc = líquidocondensado

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TIPOS DE EVAPORADORES

Descontínuos- O produto se aquece em um recipiente esférico envolto por uma camisa de vapor. Este recipiente é aberto ou conectado à um condensador ou à um sistema A vácuo. A área de transferência de calor neste tipo de evaporador é muito baixa e a residência do produto pode chegar à várias horas. O aquecimento do produto é feito por convecção natural. DeConvecção Natural- São dotados de tubos curtos verticais dentro de um corpo de vapor, este dispositivo é chamado de Calandra. O produto é aquecido e sobe através dos tubos por convecção natural e o vapor condensa pelo exterior dos tubos. O líquido concentrado retorna à base do recipiente através de uma seção anular central. De Película Ascendente- Podem evaporar líquidos de baixa viscosidade, osquais fervem no interior de tubos verticais. Estes tubos se aquecem devido ao vapor existente no exterior, de tal maneira que o líquido ascende pelo interior dos tubos arrastado por vapores formados na parte inferior. O movimento ascendente dos vapores produz uma película que se move rapidamente para cima. Este tipo de evaporador alcança elevados coeficientes de transferência de calor, podendoserecircular o líquido até que se alcance a concentração desejada. O tempo de residência é de 3-4 segundos. De Película DescendenteEstes evaporadores

desenvolvem uma fina película de líquido dentro dos tubos verticais que desce por gravidade. Também permitem instalar um maior número de efeitos do que o evaporador de película ascendente e podem processar líquidos mais viscosos e mais sensíveis ao...
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