Aula09[1].Evaporadores prova2

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Evaporadores efeito simples
Prof. Gustavo Dacanal
gdacanal@usp.br
Evaporadores
Tópicos da aula
1. Tipos de evaporadores
2. Elevação do ponto de ebulição
3. Diagrama de Dühring 
4. Gráficos de Concentração-Entalpia de Soluções
5. Leitura complementar: Livro FOUST – Cap. 19
Tipos de Evaporadores
-Tubo horizontal
1100<U<2300 W/m²k
Tipos de Evaporadores
-Tubo vertical
1100<U<2800 W/m²k
Tipos de Evaporadores
-Tubo longo vertical
1100<U<4500 W/m²k
Tipos de Evaporadores
-Circulação forçada
1100<U<7000 W/m²k
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Filme descendente Filme ascendente
Circulação forçada Evaporadores a placas
Evaporadores compactos Método de Operação
Evaporador de Efeito Simples
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Método de Operação
Evaporador de triplo efeito com alimentação frontal ou dianteira 
Método de Operação
Evaporador de triplo efeito com alimentação de retorno ou realimentação
Balanço de Massa e Energia Evaporador é um trocador de calor
� Balanços de energia:
Coeficiente Global x Tipo de equipamento
Exercício 1
Um evaporador de efeito simples, contínuo, concentra 9072 kg/h de
uma solução salina 1,0 % (m/m) entrando a 311 K (37,8 ºC) para
uma concentração final de 1,5 % (m/m). O evaporador está numa
pressão de 101,325 kPa (1 atm) e o vapor fornecido está saturado
numa pressão de 143,3 kPa. O coeficiente global é U=1704 W/m2K.
Calcule a quantidade de vapor e líquido produzido e a área de
transferência de calor requerida. Assuma que a solução tem o mesmo
ponto de ebulição da água, por estar diluída.
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Elevação do Ponto de Ebulição de Soluções
Carta de Dühring para 
soluções aquosas de 
hidróxido de sódio
Uso da Carta de DÜHRING para Elevação do 
Ponto de Ebulição
Exercício 2:
Como um exemplo do uso da carta, a pressão em um evaporador é
dada como 25,6 kPa (3,72 psia) e uma solução de NaOH 30% está
sendo fervida. Determine a temperatura de ebulição da solução de
NaOH e o aumento do ponto de ebulição da solução em relação a
água na mesma pressão.
Elevação do Ponto de Ebulição de Soluções
175 30%
Diagrama Dühring (Suco Tamarindo)
Diagrama Dühring (Soluções sacarose)
Uso de equações para determinar a 
elevação do ponto de ebulição
� Elevação do ponto de ebulição:
C: concentração (oBrix)
P: pressão (mbar)
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Gráficos de Concentração-Entalpia de Soluções
Gráfico concentração-
entalpia para o sistema 
NaOH-água
Evaporador simples efeito
Exercício 3:
Um evaporador de simples efeito é usado para concentrar 9072 kg/h
(20.000 lbm/h) de uma solução de NaOH 20% em água entrando a
37,8ºC (100ºF), obtendo um produto de 50% de sólidos. A pressão
do vapor saturado usado é 20 psig (=20+14,7=34,7psia) ou 2,4MPa
e a pressão do evaporador é 11,7 kPa (1,7psia). O coeficiente global
de transferência de calor é 1420 W/m2K (250 btu/h ft2 ºF).
Calcule:
• Vazão mássica de vapor utilizado;
• Economia de vapor em (kg evaporado / kg de vapor usado);
• Área da superfície de troca térmica em m2.