Circulacion Forzada PDF

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Instituto Politécnico NacionalEscuela superior de ingeniería química e industrias extractivasLaboratorio de Introducción a los procesos de separacionEquipo 5Elaboró:García Mendoza MelissaHernández Tapia Jorge RubenReyes Alonso José RenePractica 1 “Evaporador de simple efecto del tipo de circulación ...

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Instituto Politécnico Nacional Escuela superior de ingeniería química e industrias extractivas Laboratorio de Introducción a los procesos de separacion

Equipo 5

Elaboró: García Mendoza Melissa Hernández Tapia Jorge Ruben Reyes Alonso José Rene

Practica 1 “Evaporador de simple efecto del tipo de circulación forzada con recirculación”

Profesor: Jose Alberto Murillo Hernandez

Grupo 3IV61

Fecha de entrega:12/03/2020

Objetivos

Que el alumno al termino de las sesiones correspondientes al estudio de este quipo experimental sea capaz de:

a) Explicar el funcionamiento del evaporador de simple efecto de circulación forzada

b) Operar el equipo realizando cambios en las variables que puedan ser controlada a voluntad del operador

c) Analizar los efectos de los cambios de las variables y como lograr un aumento en la capacidad de producción

Marco teórico

 Evaporador de circulación forzada Los evaporadores son cambiadores de calor, en los cuales el medio de calentamiento es el vapor de agua saturado que transmite su calor latente al condensador a la presión de saturación con la que entra al evaporador. La solución que se va a concentrar recibe el calor, aumentando su temperatura hasta que se inicie la evolución y se produce la evaporación. El vapor producido debe eliminarse continuamente para mantener una presión interior constante. El liquido que se concentra debe eliminarse también con1inuamente para obtener una solución a la concentración deseada. En estos tipos de evaporadores la ebullición de la solución no se efectúa dentro de los tubos; esta temperatura se calcula a la presión del espacio de vapor ya la concentración final de la solución. La solución se recircula por medio de una bomba centrífuga de gran capacidad, haciendo pasar por el interior de los tubos a alta velocidad saliendo al espacio de vapor en don de se mantiene una baja presión y ahí es donde se produce la evaporación instantánea, La solución diluida se introduce en el tubo de recirculación des pues de la bomba centrífuga y el producto solución concentrada se obtiene del tubo de recirculación antes de la bomba centrífuga. La circulación forzada imparte una gran velocidad de la solución por el interior de los tubos por ¡o que necesita una cierta energía potencial, la cual se convierte a energía cinética, al cambiar la velocidad de la solución a la salida de los tubos; y por efecto del calentamiento de la solución al pasar por los tubos y por la perdida de presión al salir de los tubos, la sol'n hierve instantáneamente, transformando su calor sensible a calor latente que adquiere el agua evaporada que se produce en el espacio vapor del evaporador .  Características del evaporador de circulación forzada        

Funciona con diferencias de temperatura extremadamente bajas Alta velocidad del tubo Velocidad producida y controlada mecánicamente Da alta tasa de transferencia de calor, evaporación rápida y alta concentración sin requerir altas temperaturas de operación Máxima recuperación de sólidos Puede usar tubos horizontales o verticales Los tubos son fácilmente accesibles para limpieza e inspección Adecuado para efectos únicos o múltiples

 Aplicación del producto    

Líquidos muy viscosos Escalar líquidos que tienden a producir escamas Materiales sensibles al calor Líquidos que producen cristales

 Factores del equipo

Concentración del líquido: Por lo general, la alimentación a un evaporador es bastante por lo que su viscosidad es similar a la del agua, opera con coe8cientes de transferencia de calor bastante altos. Solubilidad: a medida que se calienta la solución, aumenta la concentración del soluto5puede excederse el límite de solubilidad del material en solución, se formaran cristales. Esto limita la concentración máxima que puede obtenerse por evaporación de la solución Sensibilidad térmica de los materiales: muchos productos, en especial los alimentos, otros materiales biológicos, son sensibles a la temperatura, se degradan cuando este sube o el calentamiento es muy prolongado. Formación de espumas; En algunos casos. los materiales constituidos por soluciones causticas, soluciones de alimentos como leche desnatada y algunas soluciones de ácidos grasos, forman espuma durante la ebullición. Esta espuma es arrastrada por el vapor que sale del evaporador, puede producir perdidas de material. Presión y temperatura: El punto de ebullición de la solución está relacionado con la presión del sistema. cuanto más elevada sea la presión de operación del evaporador, mayor será la temperatura de ebullición. Igualmente, al aumentar la concentración del soluto se requiere de mayor temperatura para alcanzar la ebullición.

 Mecanismos de transferencia de calor La conducción es la transferencia de energía de las partículas más energéticas de una sustancia hacia las adyacentes, menos energéticas, como resultado de la interacción entre ellas. La convección es el modo de transferencia de calor entre una superficie sólida y el líquido o gas adyacente que están en movimiento, y comprende los efectos combinados de la conducción y del movimiento del fluido. La radiación es la energía emitida por la materia en forma de ondas electro-magnéticas (o fotones), como resultado de los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas. Se cierra este capítulo con una discusión acerca de la transferencia simultánea de calor.  Coeficiente global de transferencia de calor El coeficiente total de transferencia de calor “U” se define como la intensidad total de transferencia de calor a través de un material. El factor “U” como se le denomina comúnmente, es el coeficiente de transferencia de calor resultante después de tener en cuenta la conductividad térmica y la conductancia de la capa superficial, sus unidades son: (SI) watts/ hr x m2 de área x diferencia de temperatura en ºC o (Sist. métrico) Kcal. / hr. x m2 de área x diferencia de temperatura en ºC o (Sist. inglés) BTU/ hr x pie2 de área x diferencia de temperatura en ºF. Para conocer “U” debemos de saber con que materiales se va a construir, su espesor, la conductancia de los mismos, la velocidad del fluido exterior y el movimiento del fluido interior.

 Resistencia térmica R La resistencia térmica “R” se define como la resistencia de un material al flujo de calor, y es por definición, el recíproco del coeficiente de transferencia de calor R = 1/C Sus unidades son: Sistema internacional (SI) Diferencia de temperatura en ºC x m2 de área / watts / hr o Sistema Métrico diferencia de temperatura en ºC x m2 de área / Kcal/ hr. o Sistema Inglés diferencia de temperatura x pie2 de área / BTU/ hr.  Conductividad térmica, k La conductividad térmica se define como la intensidad de transferencia de calor a través de un material, sus unidades son: watt / hr x m2 de área x diferencia de temperatura en ºC x 1 m de espesor. Para reducir la transferencia de calor a través de un material, el factor de conductividad térmica “K”, deberá ser tan pequeño como sea posible, a su vez el material debe ser tan grueso como sea posible.  Evaporación por flasheo Este método se basa en el principio de que, al reducir abruptamente la presión del agua de mar por debajo del valor de su presión de vapor de equilibrio, ocurre una evaporación súbita o una ebullición explosiva de la misma (y por lo tanto de carácter irreversible). Este proceso es una de las más simples operaciones unitarias. Si la válvula de estrangulamiento o dispositivo se encuentra en la entrada en un recipiente de presión de manera que la evaporación súbita se produce dentro del recipiente, a continuación, el recipiente se refiere a menudo como un tambor de vaporización instantánea. Si el líquido saturado es un líquido de un solo componente (por ejemplo, líquido propano o líquido amoniaco), una parte de los líquidos "parpadea" inmediatamente en vapor. Tanto el vapor y el líquido residual se enfrían a la temperatura de saturación del líquido a la presión reducida. Esto se refiere a menudo como "auto-refrigeración" y es la base de la mayoría convencional de refrigeración por compresión de vapor de sistemas. Si el líquido saturado es un líquido de múltiples componentes (por ejemplo, una mezcla de propano , isobutano y normal butano ), el vapor destellado es más rica en los más volátiles componentes que es el líquido restante.

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Material y equipo: A) diagrama

B) fotos de equipo 1. Calandria o calefactor

2. Separador

3. Condensador

4. Equipo de vacío

5. Equipo de alimentación

6. Tanque de condensado y evaporado

7. Equipo de control

Bibliografía: Transferencia de calor y de nada, Cengel A, Yunus y Ghajar Ashfin J., 4ta edición. Editorial Mc Graw Hill http://www.mailxmail.com/curso-agua-desalacion-1-4/destilacion-subita-efecto-flash-destilacionsubita-multietapa-msf https://www.mundohvacr.com.mx/2008/07/calculo-de-transmision-en-elementos-constructivos-ytemperatura-de-sus-superficies/ https://www.academia.edu/28808132/Practica_Circulacion_Forzada-_Evaporadores ingeniería de procesos de separación, Wankat Philip C., 2da edición. Editorial Pearson...