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1 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 2 Filme descendente Filme ascendente Circulação forçada Evaporadores a placas Evaporadores compactos Método de Operação Evaporador de Efeito Simples 3 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. 4 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) 5 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.
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