Lista+2+-+Evaporadores+2020

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LISTA 2 –Evaporadores 
1. Um evaporador de triplo efeito em concorrente concentra 22680 kg/h de uma solução de açúcar 
que contem 10 % (em massa) até 50 %. A EPE das soluções (independentes da pressão) podem 
ser estimadas usando a equação: EPE (°C) = 1,78x + 6,22x2 onde x é a fração em massa de 
açúcar na solução. Usaremos vapor saturado a 205,5 kPa para o aquecimento, a pressão no 
interior do último efeito é 13,4 kPa e os coeficientes globais de transferência de calor de cada 
efeito são U1 = 3123, U2 =1987 e U3 = 1136 W/m2 ºC. A alimentação entra no sistema a 26,7 
°C. A capacidade calorifica da solução líquida es CP = 4,19 – 2,35x (kJ/kg.K). Supondo a 
mesma área superficial em cada efeito, calcule a área, a quantidade de vapor de aquecimento e 
a economia do vapor. 
2. Um evaporador continuo de efeito simples concentra 9072 kg/h de uma solução de sal que 
contem 1,0% (em massa) até uma concentração final de 1,5 % em massa. A alimentação entra 
a 37,8 °C. O vapor no evaporador está a 101,325 kPa e o vapor de água saturado para 
aquecimento a 143,3 kPa. O coeficiente global U = 1704 W/m2 K. Calcule as quantidades de 
vapor e de líquido concentrado, assim como a área de transferência de calor que se necessita. 
A solução pode ser tratada como solução diluída. 
3. Para concentrar 4535 kg/h de uma solução de NaOH de 10 % até 20% se usa um evaporador 
de simples efeito com área de 37,6 m2. A alimentação entra a 21,1 °C. Se usa vapor de 
aquecimento a 110°C e a pressão no evaporador é de 51,7 ka. Calcule os kg/h de vapor de 
aquecimento utilizado no o coeficiente total de transferência de calor. 
4. Um evaporador de efeito simples concentra uma solução de coloides orgânicos de 5 até 50%. 
A solução tem um EPE desprezível. A capacidade calorífica da alimentação é Cp= 4,06 kJ/kg 
K e entra a 15,6 °C. Se dispoe de vapor de água saturado para aquecimento a 1 atm e a pressão 
no evaporador é de 15,3 kPa. Deseja-se evaporar 4536 kg/h de água. O coeficiente global de 
tranferência de calor é de 1988 W/m2K. Qual é a área superficial em m2 e qual é o consumo de 
vapor de água requerida? 
5. Se usa um evaporador de efeito simples para concentrar uma alimentação de 10000 lb/h de uma 
solução de açucar de cana a 80 °F com 15° brix (grado Brix equivale a procentagem de açucar) 
até 30 °Brix para ser usada num produto alimentício. Dispõe-se de vapor saturado a 240 °F 
para aquecimento. O evaporador está a 1 atm de pressão. O valor global de U é 350 btu/h ft F 
e a capacidade calorífica da alimentação é cp=0,91 btu/lb°F. Calcule o EPE e a área de 
evaporador requerida e o consumo de vapor de água por hora. 
6. Uma alimentação de 20410 kg/h de uma solução de NaOH a 10% e 48,9°C é concentrada em 
um evaporador em contracorrente de triplo efeito para produzir uma solução concentrada ao 
50%. Se alimenta com vapor saturado aquecido a 178,3°C ao primeiro evaporador e a pressão 
do terceiro efeito é de 10,34 kPa. O coeficiente de transferência de calor para cada efeito se 
considera de 2840 W/m2K. Calcule a área de transferência de calor e a quantidade de consumo 
de vapor de aquecimento. 
7. Uma solução com EPE desprezível é evaporado numa unidade de efeito triple mediante vapor 
de água saturada a 121,1°C. A pressão de vapor no último efeito é de 25,6 kPa. Os coeficientes 
de transferências de calor são U1=2840, U2= 1988 e U3= 1420 W/m
2 K enquanto as áreas são 
iguais. Estime o ponto de ebulição de cada efeito. 
8. Um duplo efeito constituído por evaporadores de tubos verticais padrão foi projetado com áreas 
idênticas para concentrar 18 tn/h de soda de 10 a 40 %. O coeficiente global de troca térmica 
do segundo efeito é ¾ do coeficiente do primeiro. O vapor vivo entra à 125ºC, e a temperatura 
de ebulição do solvente puro no segundo efeito é 70 ºC. Se a soda entra no primeiro efeito na 
temperatura ebulição. Calcular: 
a. A quantidade de vapor vivo necessário para efetuar o serviço. 
b. A economia do processo. 
9. Uma solução com EPE=0 deve ser concentrada de 10 até 50% sólidos num evaporador de triplo 
efeito. O vapor de aquecimento está a 120ºC, a pressão absoluta no ultimo efeito é 100 mmHg. 
A alimentação entra na razão de 11000 Kg/h a 20 ºC. O calor específico da solução pode ser 
considerado 1 Kcal/kgºC em todos os efeitos. Os coeficientes globais são U1=110 U2=70 e 
U3=40 Kcal/h.m2.ºC. Calcular a área necessária para cada evaporador, a distribuição das 
temperaturas, a economia de cada efeito e a global nos seguintes casos: alimentação paralela e 
contracorrente. 
10. Tem-se uma solução de NaOH a 200 ºC, com uma fração mássica de 10 %. Com o objetivo de 
concentrá-la, se faz o seguinte: 
a) Deixa-se expandir num recinto que se acha sob pressão de 1 atm, onde se dá uma 
evaporação súbita. 
b) Envia-se a solução parcialmente concentrada a um evaporador aquecido pelo capor 
resultante da expansão anterior. Na câmara de vapor deste evaporador, mantem-se uma 
pressão absoluta tal que o vapor nela produzido se condensa a 50 ºC. Calcular a 
concentração da solução que sai do processo. 
11. Um evaporador de simples efeito deve concentrar 11 Tn/h de uma solução de NaOh de 20 até 
50 % de sólidos. A alimentação entra a 38 ºC. A pressão absoluta do vapor de aquecimento é 
de 2,35 atm e a do espaço de vapor deve ser mantida em 10 cm de Hg absolutos. O coeficiente 
global de transmissão de 1250 Kcal/m2.h.ºC. Calcular o consumo de vapor, a economia e a área 
da superfície de aquecimento. Calcular o consumo de água no condensador, se a temperatura 
da água é igual a 20ºC e a variação de temperatura na saída o condensador (tipo tubo carcaça) 
igual a 10 ºC.