evaporadores

Páginas: 5 (1035 palavras) Publicado: 7 de dezembro de 2013

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI


Laboratório de Engenharia Química II:
Evaporador contínuo de um efeito de tubos verticais


Relatório realizado sob a orientação dos Professores Alexandre Bôscaro Franca e Melina Savioli Lopes. Apresentado à disciplina Laboratório de Engenharia Química II do curso de Engenharia Química da Universidade Federal de São João del Rei.


AnaCláudia Almeida
Cláudio Henrique Santos Lopes
Danielly Cristina Alves
Luiza Lorrane Pereira Ramos


Ouro Branco, novembro de 2013.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Um evaporador é um trocador de calor projetado especificamente para fornecer a um fluido o seu calor latente de vaporização. Quando o vapor formado é o vapor de água, o evaporador é também chamado de vaporizador. Quando o trocador decalor é usado para fornecer a carga térmica na base de uma torre de destilação, é denominado um refervedor. Existem muitos tipos diferentes de modelos, apropriados para serviços diferentes. [1]
O objetivo da evaporação é concentrar uma solução consistindo de um soluto não volátil e um solvente volátil. Na maioria das vezes, o solvente é a água. Normalmente, o liquor espesso concentrado é o produtode valor agregado e o vapor é condensado e descartado. Em algumas específicas situações, no entanto, o inverso é verdade. [2]
Quando um único evaporador é usado, o vapor a partir do líquido em ebulição é condensado e descartado. Esse método é chamado de evaporação por um único efeito, o qual apesar de ser simples utiliza o vapor ineficientemente. Se o vapor de um evaporador for alimentado em umsegundo evaporador, e o vapor do segundo for enviado a um condensador, a operação torna-se de dois efeitos. Esse método de utilizar uma série de evaporadores entre o fornecimento de vapor e o condensador é chamado de evaporação por múltiplo efeito. [2]
No presente estudo, analisou-se um evaporador contínuo de um único efeito, de tubos verticais, o qual é apresentado na Figura 1, no qual oobjetivo foi concentrar uma solução de sacarose utilizando vapor de água como vapor de aquecimento. Essa análise foi baseada em balanços de energia, cálculo do calor fornecido pelo vapor, coeficiente global de troca de calor e economia.

Figura 1: Esquema de um evaporador de tubos verticais de um efeito
Os evaporadores de tubos verticais constituem um nítido avanço sobre os evaporadores de tuboshorizontais. Nos evaporadores de tubos verticais, a solução ferve no interior dos tubos verticais e o fluido aquecedor, em geral o vapor de água condensante, fica numa câmara de vapor através da qual passam os tubos. Nesse tipo de evaporador a convecção natural é estimulada levando a coeficientes um tanto maiores que nos evaporadores de tubos horizontais. Esses evaporadores são completamentesatisfatórios para a maior parte das exigências de evaporação e só são impraticáveis nos casos em que o líquido a evaporar é muito viscoso, ou muito espumejante. [1]
Para a realização dos cálculos, quando o sistema atingiu o estado permanente, foram tomadas medidas das temperaturas da alimentação da solução, vapor da solução, solução concentrada, vapor de aquecimento e condensado. Além disso, foramcalculadas as vazões do produto e do vapor da solução. As vazões foram calculadas recolhendo determinada quantidade de solução em um tempo de aproximadamente 10 minutos. Esses dados são exibidos na Tabela 1.

Tabela 1: Dados experimentais recolhidos para o evaporador em estudo em uma situação de regime permanente
Temperatura da solução de alimentação
20,5 ºC
Temperatura do vapor da solução
89,0 ºCTemperatura da solução concentrada
76,8 ºC
Temperatura do vapor de aquecimento
98,9 ºC
Temperatura do condensado
92,8º C
Vazão da solução concentrada
=1,3649 x 10-2 Kg s-1
Vazão do vapor da solução
= 7,6512 x 10-3 Kg s-1

O balanço global de massa para um evaporador de um único efeito é dado pela Equação 1, de acordo com o desenho esquemático da Figura 1.

Equação 1...
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