Evaporador de Triple Efecto Del Tipo de Circulación Natural

8/10/2019 Evaporador de Triple Efecto Del Tipo de Circulacin Natural

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

ESIQIE

LABORATORIO DE INTRODUCCION DE LOS PROCESOS DE SEPARACION

PRCTICA N3

EVAPORADOR DE TRIPLE EFECTO DEL TIPO CIRCULACIN NATURAL


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Fecha de entrega: 29 abril 2014

Objetivos

Que el alumno al trmino de las sesiones correspondientes al estudio de este

equipo experimental sea capaz de:

a) Explicar el funcionamiento del Evaporador de mltiple efecto de Circulacin

Natural del tipo de Pelcula Ascendente.

b) Operar el equipo realizando cambios de las variables que pueden ser

controladas a voluntad del operador.

c) Analizar los efectos del cambio de las variables y como lograr un aumento

en la capacidad de produccin.


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Introduccin

La mayora de los evaporadores se calientan con vapor de agua que condensa

sobre tubos metlicos. Generalmente el vapor es de baja presin, inferior a 3 atm

absolutas, y con frecuencia el lquido que hierve se encuentra a un vaco

moderado, de hasta 0,05 atm absolutas. Al reducir la temperatura de ebullicin del

lquido aumenta la diferencia de temperatura entre el vapor condensante y el

lquido de ebullicin y, por tanto, aumenta la velocidad de transmisin de calor enel evaporador .El mtodo general para aumentar la evaporacin por kilogramo de

vapor de agua utilizando una serie de evaporadores entre el suministro de vapor

vivo y el condensador recibe el nombre de evaporacin en mltiple efecto.

En el cual el vapor procedente de uno de los evaporadores se introduce como

alimentacin en el elemento calefactor de un segundo evaporador, y el vapor

procedente de ste se enva al condensador, la operacin recibe el nombre de

doble efecto. El calor del vapor de agua original es reutilizado en el segundo

efecto, y la evaporacin obtenida por unidad de masa del vapor de agua de

alimentacin al primer efecto es aproximadamente el doble. El primer efecto de unevaporador de flujo mltiplees aqul en el que se introduce el vapor vivo y en elque la presin en el espacio de vapor es la ms elevada. El ultimo efecto es el que

tiene la presin mnima en el espacio de vapor. La presin en cada efecto es

menor que la del efecto del cual recibe el vapor de agua y superior a la del efecto

al cual suministra vapor. Cada efecto, por s solo, acta como un evaporador de

un solo efecto, y cada uno de ellos tiene una cada de temperatura a travs de su

superficie de calefaccin Correspondiente a la cada de presin en dicho efecto. El

acoplamiento de una serie de cuerpos del evaporador en un sistema de mltiple

efecto es una cuestin de tuberas de interconexin y no de la estructura de las

unidades individuales. La numeracin de los efectos es independiente del orden

en el que las disoluciones entren como alimentacin de los mismos. En figura

la alimentacin diluida entra en el primer efecto, donde se concentra parcialmente,

pasa al segundo efecto para una concentracin adicional y, por ltimo, en el tercer

efecto alcanza la concentracin final. La disolucin concentrada se extrae del

tercer efecto mediante una bomba. En la operacin en estado estacionario las

velocidades de flujo y las velocidades de evaporacin son tales que tanto el


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disolvente como el soluto no se acumulan ni disminuyen en cada efecto. La

concentracin, temperatura y velocidad de flujo de la alimentacin estn ligadas,

las presiones en la entrada del vapor vivo y el condensador estn establecidas, y

todos los niveles de las disoluciones se mantienen en cada efecto. Por tanto,

todas las concentraciones internas, velocidades de flujo, presiones y temperaturas

se mantienen automticamente constantes por s mismas durante la operacin del

proceso. La concentracin de la disolucin concentrada solamente se puede

modificar cambiando la velocidad de flujo de la alimentacin. Si la disolucin

concentrada es demasiado diluida, se reduce la velocidad de alimentacin al

primer efecto y, contrariamente, se aumenta si es demasiado concentrada. La

concentracin en el ltimo efecto y de la disolucin concentrada que descarga del

mismo alcanzar eventualmente un nuevo estado estacionario para el nivel

deseado.


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Instrucciones de operacin

Primera etapa: Precalentamiento de la solucin diluida (la temperatura deprecalentamiento deber ser de 5 a 10C menor a la temperatura de ebullicin de

la solucin a concentrar, leda esta, a la presin del separador).

1. Llenar el tanque de almacenamiento de la solucin diluida.

2. Aflojar la vlvula reductora de presin.

3. Cerrar la vlvula de alimentacin de vapor a la envolvente del primer efecto.

4. Abrir la vlvula que alimenta vapor al tanque de la solucin diluida.

5. Abrir la vlvula de alimentacin general de vapor.

6. Apretar la vlvula reductora de presin, observar el burbujeo continuo.

7. Esperar hasta lograr la temperatura de precalentamiento correspondiente.

Segunda etapa:Arranque del equipo y toma de datos.

NOTA: El arranque no debe exceder de 5 minutos

1. Abrir la vlvula del tanque de la solucin diluida que comunica a la bomba

de alimentacin.

2. Abrir parcialmente la vlvula de la lnea de recirculacin al tanque de la

solucin diluida y la vlvula de control de flujo del rotmetro.

3. Accionar la bomba de alimentacin y cuando considere que los tubos de la

calandria de primer efecto estn totalmente llenos con solucin diluida,

ajustar con la vlvula de control de flujo del rotmetro, el valor del

porcentaje seleccionado en el mismo.

4. Abrir la vlvula de alimentacin de vapor al primer efecto y cerrar la vlvula

de precalentamiento.

5. Abrir la vlvula de purga de gases no condensables del vapor, cuando

estos salgan, (observar flujo continuo de vapor) cerrar esta casi totalmente.

6. Con la vlvula reductora de presin de vapor ajustar el valor de la presin

manomtrica elegido.

7. Abrir la vlvula de alimentacin de agua de condensacin a los

condensadores y verificar que esta circule a la cisterna.


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8. Abrir la vlvula de alimentacin de agua al sello de la bomba de vaco.

9. Accionar la bomba de vaco y con la vlvula de control de vaco, ajustar el

valor que corresponda.

10. Abrir la vlvula de alimentacin de agua al enfriador de vapor condensado.

11. Esperar que se alcance el rgimen permanente (las condiciones de

operacin no cambien con el tiempo).

12. Comprobar que las temperaturas en cada uno de los puntos del indicador-

registrador de temperaturas del tablero sean constantes y cuando estn, se

procede a tomar datos.

13. Toma de datos experimentales:

Los valores de las condiciones de operacin.

Diferencias de alturas de nivel de todos los tanques de almacenamiento,

citados en la descripcin del equipo, para un tiempo inicial de cero y un

tiempo final elegido por el equipo de alumnos y el profesor.

Las temperaturas del tablero, la temperatura de entrada de agua al

condensador y la temperatura de la solucin diluida a la entrada del cabezal

inferior del primer efecto.

Tercera etapa: Paro del equipo:

1. Desconectar el indicador-registrador de temperaturas.

2. Aflojar la vlvula reductora de presin de vapor hasta que el manmetro de

la calandria marque cero.

3. Cerrar la vlvula de alimentacin general de vapor.4. Desconectar la bomba de vaco y cerrar la vlvula de sello hidrulico.

5. Desconectar la bomba de alimentacin.

6. Cerrar las vlvulas de alimentacin de agua al condensador y al enfriador.

7. Tomar la muestra de solucin concentrada y descargar los tanques de

almacenamiento.


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Vapor de agua

de caldera 42 116 25 15 5.5

(Kg/h)Agua de

condensacin

56

30s 11.823 28

Clculos

Balance de materiales

Masa de evaporado 1

Masa de evaporado 2

Masa de evaporado 3

Masa de producto

Masa de vapor condensado


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Masa de alimentacin

Masa de agua de enfriado

Balance de calor

H


10/17

(

Eficiencia trmica

rea de la transferencia de calor


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Capacidad de evaporacin

Economa

0.4557

1.1126

1.3660

Capacidad calorfica


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Coeficiente global de transferencia de calor

Calandria

rea de la transferencia de calor

=


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Tiempo

=

Condensador

(

(

(

()

-

-

-


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Eficiencia trmica

Evaporado 1

Evaporado 2


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Evaporado 3

Coeficiente global de transferencia de calor


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Conclusiones

A pesar de que las eficiencias en nuestros resultados no son del todo malas, noquiere decir que hayamos operado del todo bien el equipo o que este se encuentreen las mejores condiciones, esto debido a los valores muy bajos que dieron delcoeficiente global de transferencia de calor lo que quiere decir que hay fallas enlos calores suministrados y aprovechados, por otro lado tambin se puede

suponer que el equipo pueda estar incrustado debido al mal uso y a la noaveriguacin previa de las condiciones a las cuales se debe de operar tomando encuenta el tipo de solucin que en este caso solo fue agua y tambin al delprecalentamiento.

El tiempo de residencia al ser circulacin natural da bajo pues el cambio de fasese lleva a cabo dentro de la calandria notando que las velocidades de entrada ysalida son iguales pues el fluido debe tener una estancia corta ya que existe unprecalentamiento.

En general con los tres distintos tipos de evaporadores presentan ventajas ydesventajas pero esto dependiendo del uso o de la actividad para la que vallan aser utilizados los evaporadores.

En el condensador nuestra eficiencia es ms baja que en el evaporador estoquiere decir que hay una mayor prdida de calor dentro de este equipo, se puededeber a que el equipo no est completamente aislado del medio ambiente, o a queel equipo puede estar muy viejo o puede tener incrustaciones que disminuye latransferencia de calor dentro de este.

Bibliografa

KERN, Donald Q. Procesos de Transferencia de Calor. Compaa Editorial

Continental, S.A. de C.V. Mxico, 1965.

PERRY, R. H. y D. GREEN. Perrys Chemical Engineers Handbook. 6th. Ed.,

McGraw-Hill New York 1984.


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Ing. Alberto Sierra Ochoa Evaporacin en la Industria

Printed in Mexico 1991

http://www.gea-niro.com.mx/lo-que-suministros/evaporador_circulacion_forzada.asp

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