Lem 1.9

(1)

PROFESORES: PROFESORES:

SILVA ESCALONA CELESTINO

SIXTO BERROCAL ANA MARIA

ALUMNA: ALUMNA:

ATILANO MARTINEZ CITLALLI YOSELIN

Grupo: 2301

CUAUTITLAN IZCALLI

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Cabe mencionar que existen muchos tipos y clasificación de evaporadores como

son:

Los principales evaporadores tubulares que existen Los principales evaporadores tubulares que existen 1

1

.- Evaporador de tubos largos verticales

.- Evaporador de tubos

largos verticales

A) Flujo ascendente (película ascendente): este evaporador cuenta con partes A) Flujo ascendente (película ascendente): este evaporador cuenta con partes importantes como son:

importantes como son:



 Intercambiador de calor tubular con vapor de agua en el lado de la Intercambiador de calor tubular con vapor de agua en el lado de la corazacoraza 

 Separador de vapor para separar el líquido arrastradoSeparador de vapor para separar el líquido arrastrado 

 Brazo de recirculaciónBrazo de recirculación

Estos evaporadores son

Estos evaporadores son especialmente efectivos para concentrar líquidos qespecialmente efectivos para concentrar líquidos que tienden aue tienden a formar espuma ya que la espuma se rompe cuando la mezcla de agua y vapor choca a formar espuma ya que la espuma se rompe cuando la mezcla de agua y vapor choca a alta velocidad contra las paredes deflectoras de la carga de vapor.

alta velocidad contra las paredes deflectoras de la carga de vapor.

B) Flujo descendente (película descendente): este tipo de evaporadores es muy efectivo B) Flujo descendente (película descendente): este tipo de evaporadores es muy efectivo para

para líquidos líquidos que que requieren requieren un un tiempo tiempo mínimo mínimo en en la la exposición exposición al al calor, calor, esto esto se se logralogra cuando el líquido entra por la parte superior y desciende hasta la parte inferior y sale por cuando el líquido entra por la parte superior y desciende hasta la parte inferior y sale por el fondo, los tubos son largos, de 50 a 250mm (2- 10 in). El principal conflicto y el fondo, los tubos son largos, de 50 a 250mm (2- 10 in). El principal conflicto y desventaja de ellos es la uniformidad al momento de descender el líquido, para evitar desventaja de ellos es la uniformidad al momento de descender el líquido, para evitar esto se coloca placas metálicas perforadas sobre una placa tubular bien nivelada.

esto se coloca placas metálicas perforadas sobre una placa tubular bien nivelada.

1. 1. Evaporadore

Evaporadores de

s de circulación forzada

circulación forzada

Evaporadores de circulación forzada: en este tipo de evaporadores la velocidad lineal va Evaporadores de circulación forzada: en este tipo de evaporadores la velocidad lineal va aumentando

aumentando al formarse al formarse vapor vapor en en los los tubos tubos de de forma forma en en que que las las velocidades velocidades dede transferencia de calor son

transferencia de calor son satisfactorias. satisfactorias. Se recomienda utilizarlo en Se recomienda utilizarlo en fluidos viscosos.fluidos viscosos.

2. 2. Evaporador de película agitada

Evaporador de película agitada

Este evaporador tiene algo especial, una película liquida que por su agitación mecánica Este evaporador tiene algo especial, una película liquida que por su agitación mecánica reduce la resistencia de líquidos viscosos, la alimentación entra por la parte superior reduce la resistencia de líquidos viscosos, la alimentación entra por la parte superior enchaquetada y se dispersa en forma de película altamente turbulenta mediante las palas enchaquetada y se dispersa en forma de película altamente turbulenta mediante las palas verticales del agitador. Su principal ventaja del evaporador de película agitada es su verticales del agitador. Su principal ventaja del evaporador de película agitada es su capacidad para conseguir elevadas velocidades en transferencia de calor con líquidos capacidad para conseguir elevadas velocidades en transferencia de calor con líquidos viscosos, sus desventajas son los evadas costos y las partes mecánicas internas que viscosos, sus desventajas son los evadas costos y las partes mecánicas internas que requieren de mantenimiento.

requieren de mantenimiento.

Los materiales de construcción de los

Los materiales de construcción de los evaporadores siempre que se posible de alevaporadores siempre que se posible de al gún tipogún tipo de acero., pero muchas soluciones reaccionan y atacan los metales ferrosos y se produce de acero., pero muchas soluciones reaccionan y atacan los metales ferrosos y se produce contaminación, para estos casos se utiliza el acero inoxidable, aluminio, cobre, níquel, contaminación, para estos casos se utiliza el acero inoxidable, aluminio, cobre, níquel,

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SEGÚN ALIMENTACIÓN DE REFRIGERANTE



De Expansión Directa o Expansión Seca

: En los evaporadores de expansión: En los evaporadores de expansión

directa la evaporación del refrigerante se lleva a cabo a través de su recorrido directa la evaporación del refrigerante se lleva a cabo a través de su recorrido por

por el el evaporador, evaporador, encontrándose encontrándose este este en en estado estado de de mezcla mezcla en en un un puntopunto intermedio de este. De esta manera, el fluido que abandona el evaporador es intermedio de este. De esta manera, el fluido que abandona el evaporador es puramente vapor sobrecalentado.

puramente vapor sobrecalentado.



Inundados:

Los evaporadores inundados trabajan con refrigerante líquido conLos evaporadores inundados trabajan con refrigerante líquido con

lo cual se llenan por completo a fin de tener humedecida toda la superficie lo cual se llenan por completo a fin de tener humedecida toda la superficie interior del intercambiador y, en consecuencia, la mayor razón posible de interior del intercambiador y, en consecuencia, la mayor razón posible de transferencia de calor

transferencia de calor



Sobrealimentados:

es aquel en el cual la cantidad de refrigerante líquido en es aquel en el cual la cantidad de refrigerante líquido en

circulación a través del evaporador ocurre con considerable exceso y que circulación a través del evaporador ocurre con considerable exceso y que además puede ser vaporizado.

además puede ser vaporizado.

Según tipo de

Según tipo de construcc

construcción

ión



Tubo descubierto:

Los evaporadores de tubo descubierto se construyen por loLos evaporadores de tubo descubierto se construyen por lo

general en tuberías de cobre o bien en tubería de acero. El tubo de acero se general en tuberías de cobre o bien en tubería de acero. El tubo de acero se utiliza en grandes evaporadores y cuando el refrigerante a utilizar sea amoníaco utiliza en grandes evaporadores y cuando el refrigerante a utilizar sea amoníaco (R717), mientras para pequeños evaporadores se utiliza cobre.

(R717), mientras para pequeños evaporadores se utiliza cobre.



De superficie de Placa:

Existen varios tipos de estos evaporadores. Uno deExisten varios tipos de estos evaporadores. Uno de

ellos consta de dos placas acanaladas y asimétricas las cuales son soldadas

herméticamente una contra la otra de manera tal que el gas refrigerante pueda

fluir por entre ellas; son ampliamente usados en refrigeradores y congeladores

debido a su economía, fácil limpieza y modulación de fabricación. Otro tipo de

evaporador corresponde a una tubería doblada en serpentín instalada entre dos

placas met

placas metálicas álicas soldadas soldadas por sus por sus orillas. orillas. Ambos tipos Ambos tipos de evaporadores, de evaporadores, los quelos que

suelen ir recubiertos con pintura epóxica, tienen excelente respuesta en

aplicaciones de refrigeración para mantención de productos congelados.



Evaporadores Aleteados:

Los serpentines aleteados son serpentines de tuboLos serpentines aleteados son serpentines de tubo

descubierto sobre los cuales se colocan placas metálicas o aletas y son los más descubierto sobre los cuales se colocan placas metálicas o aletas y son los más ampliamente utilizados en la refrigeración industrial como en los equipos de aire ampliamente utilizados en la refrigeración industrial como en los equipos de aire acondicionado. Las aletas sirven como superficie secundaria absorbe dora de acondicionado. Las aletas sirven como superficie secundaria absorbe dora de calor y tiene por efecto aumentar el área superficial externa del intercambiador calor y tiene por efecto aumentar el área superficial externa del intercambiador de calor, mejorándose por tanto la eficiencia par

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3.-Balance de materia en el evaporador 3.-Balance de materia en el evaporador

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        

En donde: En donde: F1,

F1, F3, F3, F4= F4= proceso proceso F2, F5= F2, F5= servicioservicio Velocidad constante

Velocidad constante

El balance con respecto a los sólidos es: El balance con respecto a los sólidos es: XWF2=XWF5 XWF2=XWF5 Balance de energía Balance de energía F1 (H1) + F2 (H2) + Q = F3 (H3) + F4 (H4) + F5 (H5) F1 (H1) + F2 (H2) + Q = F3 (H3) + F4 (H4) + F5 (H5) Considerando un flujo estacionario

Considerando un flujo estacionario Q = = F3 (H3) + F4 (H4) + F5 (H5) - Q = = F3 (H3) + F4 (H4) + F5 (H5) - F1 (H1) - F2 (H2)F1 (H1) - F2 (H2)                               F= alimentación (Kg/ h)F= alimentación (Kg/ h) 

 hf = entalpia de alimentación (J/Kg)hf = entalpia de alimentación (J/Kg) 

 S =vapor de agua saturado (Kg/ h)S =vapor de agua saturado (Kg/ h) 

 Hs = entalpia de entrada vapor saturado (JHs = entalpia de entrada vapor saturado (J/Kg)/Kg) 

 L = líquido concentrado (Kg /h)L = líquido concentrado (Kg /h) 

 hl = entalpia del líquido concentrado (J/Kg)hl = entalpia del líquido concentrado (J/Kg) 

 V = vapor (Kg /h)V = vapor (Kg /h) 

 hv = entalpia de vapor (J/Kg)hv = entalpia de vapor (J/Kg) 

 S´ = vapor condensado (Kg/ h)S´ = vapor condensado (Kg/ h) 

 hs = entalpia de vapor condensado (J/Kg)hs = entalpia de vapor condensado (J/Kg)

Balance de energía en el pre calentador. Balance de energía en el pre calentador.

Q´V= Q´F + QP Q´V= Q´F + QP Q´V= W´V * Q´V= W´V * ʎʎ´V´V Q´F= F Cp´ ∆T Q´F= F Cp´ ∆T En donde: En donde:

Q’V: Es el calor cedido por el vapor en el

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QF: Es el calor ganado por la solución en el pre calentador QF: Es el calor ganado por la solución en el pre calentador

QP: Es la cantidad de calor cedido por el pre calentador a la atmósfera QP: Es la cantidad de calor cedido por el pre calentador a la atmósfera Cp = X solución Cp solucion + X H

Cp = X solución Cp solucion + X H22O CpHO CpH22OO

ʎ’V: Es el calor latente de vaporización del agua a la temperatura del vapor en el pre ʎ’V: Es el calor latente de vaporización del agua a la temperatura del vapor en el pre

calentador calentador Corriente Temperatura Corriente Temperatura de entrada de entrada Temperatura Temperatura de salida de salida Flujo

Flujo Presión Presión PresiónPresión de Vacío de Vacío Tiempo Volume Tiempo Volume Vapor ---Vapor ---Retorno Retorno condensado condensado --- --- ---Agua

Agua helada helada --- --- --- ---Mezcla Mezcla --- --- --- --- --- --- --- ---Concentrado Concentrado --- --- --- ---Evaporado Evaporado --- --- ---

---

4.-4.-

Para disoluciones concentradas, la elevación del punto de ebullición se obtiene Para disoluciones concentradas, la elevación del punto de ebullición se obtiene mejor a partir de una regla empírica conocida con el nombre de regla de Dühring, mejor a partir de una regla empírica conocida con el nombre de regla de Dühring, que establece que el punto de ebullición de una solución es una función lineal del que establece que el punto de ebullición de una solución es una función lineal del punto

punto de de ebullición ebullición del del agua agua pura pura a a la la misma misma presión. presión. Por Por consiguiente, consiguiente, si si sese representa la temperatura de ebullición de la solución frente a la del agua a la misma representa la temperatura de ebullición de la solución frente a la del agua a la misma presión

presión se se obtiene obtiene una una línea línea recta.recta.



  __

Aumento del punto de ebullición = constante ebulloscopia X molaridad Aumento del punto de ebullición = constante ebulloscopia X molaridad

Para soluciones con mayor concentración el punto de ebullición puede obtenerse mejor Para soluciones con mayor concentración el punto de ebullición puede obtenerse mejor a partir de una regla empírica conocida como regla de Duehrin según la cual la a partir de una regla empírica conocida como regla de Duehrin según la cual la temperatura de ebullición de una determinada solución es función lineal de la temperatura de ebullición de una determinada solución es función lineal de la temperatura de ebullición de la solución contra la del agua pura a una misma presión, temperatura de ebullición de la solución contra la del agua pura a una misma presión, por

por lo lo tanto tanto si si ambas ambas se se grafican grafican a a diferentes diferentes concentraciones concentraciones el el resultado resultado seránserán diferentes rectas.

diferentes rectas.

5.-5.-

Los grados "BLos grados "Brix" son rix" son una medida de una medida de la cantidad de azúcar en la cantidad de azúcar en una solución por una solución por elel valor del total de esa solución. Por ejemplo: Una solución que es 10 grados Brix tiene valor del total de esa solución. Por ejemplo: Una solución que es 10 grados Brix tiene 10 gramos de azúcar por cada 100 gramos de solución.

10 gramos de azúcar por cada 100 gramos de solución. Si la temperatura de la muestraSi la temperatura de la muestra es mayor de 293K (20°C), sumar al grado Brix observando el valor de la corrección es mayor de 293K (20°C), sumar al grado Brix observando el valor de la corrección correspondiente, y si la temperatura es menor, restarla. En caso de dilución, multiplicar correspondiente, y si la temperatura es menor, restarla. En caso de dilución, multiplicar

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6.-6.-

para obtener una mayor eficiencia térmica, se sabe que entre mas efectos contenga para obtener una mayor eficiencia térmica, se sabe que entre mas efectos contenga un evaporador habrá menos perdidas de temperatura por consiguiente una mejor un evaporador habrá menos perdidas de temperatura por consiguiente una mejor eficiencia, es necesario conocer esta misma ya que debido a este proceso se determina la eficiencia, es necesario conocer esta misma ya que debido a este proceso se determina la calidad de producto, la eficiencia para una maquina térmica, también la eficiencia calidad de producto, la eficiencia para una maquina térmica, también la eficiencia térmica puede aumentar cuando la maquina aprovecha mejor el calor para transformarlo térmica puede aumentar cuando la maquina aprovecha mejor el calor para transformarlo en w.

en w.

Bibleografia: Bibleografia:

Mc Cabe, Smith y Harriot; Operaciones básicas de ingeniería química, Mc Graw Hill, Mc Cabe, Smith y Harriot; Operaciones básicas de ingeniería química, Mc Graw Hill, 4ta Edicion (1991)