EVAPORADOR MULTIPLE EFECTO (EJERCICIO): Se utiliza un evaporador tipo CALANDRIA para evaporizar la corriente de licor de azúcar. Posee 1.86 m2 (20.027pie2) de aérea de transferencia de calor. PRIMER EFECTO I. Objetivo La función de esta unidad es concentrar la solución de licor de azúcar que sale del segundo efecto. El fluido a concentrar ingresa al primer efecto a 126.78 ºF y se concentra hasta una temperatura de 206.05 ºF. Se usa como medio de evaporación, vapor de agua saturada a 240.08 ºF y 25 psia. II. Tipo de Intercambiador Se selecciona un intercambiador de casco y tubo tipo 1-1. El tipo de circulación que se realiza es natural. III. Características Principales Los tubos son de tipo “PLACA FIJA” de ¾’’ pulgadas de diámetro exterior, de 16 BWG, 2 pies de longitud, arreglo triangular, distancia entre ellos de 1 pulgadas y en número de 51 tubos. El casco tiene un diámetro de 10 pulgadas. El curso de los fluidos es el siguiente, por los tubos va el licor de azúcar y por el casco vapor de agua. El diámetro calculado es de 1 1/2 pulgada NPS. cedula 40. Entrada de vapor de agua saturada .IV. VI. Esta área es mayor a la requerida para las condiciones del proceso por lo que se asegura una correcta transferencia de calor. Diseño de Acoplamientos El evaporador diseñado consta de los siguientes acoplamientos cuyos diámetros óptimos calculados de muestran en el apéndice. La caída de presión en los tubos es 2. Entrada de la alimentación de licor de azúcar El primer acoplamiento corresponde al ingreso del líquido al evaporador. Material de Construcción El material de construcción del intercambiador es acero inoxidable tipo 304. El diámetro calculado es de 1 1/2 pulgadas NPS.027 pie2). Área de Transferencia El área de transferencia disponible es 1. con esto se atenúan los daños causados por la corrosión producida.86 m2 (20. V.4 psi y en el casco asciende a 0.00185 psi. cedula 40 Salida de licor de azúcar concentrado El segundo acoplamiento se ubica a la salida del líquido evaporado. de 16 BWG. por los tubos va el licor de azúcar . vapor de agua saturada a 205. II. El fluido a concentrar ingresa al primer efecto a 100.35 ºF y 13. Tipo de Intercambiador Se selecciona un intercambiador de casco y tubo tipo 1-1.78 ºF. Se usa como medio de evaporación. Características Principales Los tubos son de tipo “PLACA FIJA” de ¾’’ pulgadas de diámetro exterior. arreglo triangular. cedula 40 Salida de vapor de agua saturada Este acoplamiento se ubica a la salida del vapor de agua. 2 pies de longitud.Esta referido básicamente al ingreso del vapor de agua saturada.49 psia. cedula 40 SEGUNDO EFECTO I. distancia entre ellos de 1 pulgadas y en número de 51 tubos.04 ºF y se concentra hasta una temperatura de 126. III. Objetivo La función de esta unidad es concentrar la solución de licor de azúcar que sale del segundo efecto. El tipo de circulación que se realiza es natural. El diámetro interior calculado es de 4 pulgadas NPS. El curso de los fluidos es el siguiente. El casco tiene un diámetro de 10 pulgadas. El diámetro interior calculado es de 12 pulgadas NPS. Esta área es mayor a la requerida para las condiciones del proceso por lo que se asegura una correcta transferencia de calor.01117 psi. . El diámetro calculado es de 2 pulgadas NPS. con esto se atenúan los daños causados por la corrosión producida. cedula 40. Diseño de Acoplamientos El evaporador diseñado consta de los siguientes acoplamientos cuyos diámetros óptimos calculados de muestran en el apéndice. Entrada de la alimentación de licor de azúcar El primer acoplamiento corresponde al ingreso del líquido al evaporador.y por el casco vapor de agua. V.027 pie2). La caída de presión en los tubos es 2. VI. Área de Transferencia El área de transferencia disponible es 1. El diámetro calculado es de 2 pulgada NPS. Material de Construcción El material de construcción del intercambiador es acero inoxidable tipo 304. cedula 40 Salida de licor de azúcar concentrado El segundo acoplamiento se ubica a la salida del líquido evaporado. IV.86 m2 (20.4 psi y en el casco asciende a 0. El diámetro interior calculado es de 4 pulgadas NPS. El diámetro interior calculado es de 22 pulgadas NPS.6°C . Continua. 1 Licor de azúcar 4530.60 Kg/hr 52.6 °C 115. cedula 40 HOJA DE ESPECIFICACIONES DE DISEÑO DE EVAPORADOR DE DOBLE EFECTO PRIMER EFECTO Planta Instalación de una Planta para la Producción De Azúcar CAVA/ ASENJO / MARTINEZ/ ORTIZ/CANALES. cedula 40 Salida de vapor de agua saturada Este acoplamiento se ubica a la salida del vapor de agua.65°C 96. Entrada de vapor de agua saturada Esta referido básicamente al ingreso del vapor de agua saturada.55Kg/h 115.67% De sólidos. Diseñistas Nombre Función Operación Nº de Unidades DATOS DE DISEÑO Fluido Caudal Temperatura de Entrada Temperatura de Salida EVAPORADOR TIPO CALANDRIA de Casco y Tubos Concentrar la solución de licor de azúcar de 10% a 16.69°C Vapor de Agua 202. Presión Caída de Presión Calor Transferido Coeficiente Total 93. Diseñistas Nombre Función Operación Nº de Unidades DATOS DE DISEÑO Fluido Caudal Temperatura de Entrada Temperatura de Salida Presión EVAPORADOR TIPO CALANDRIA de Casco y Tubos Concentrar la solución de licor de azúcar de 16.55KJ/hr Calculado Ud= 2270 W /m2K Calculada 1.54 KPa 274370. Continua.65°C 13.99°C 51.BWG 16 .0103 KPa 274370.875Kg/h 51.55 KJ/hr Diseñado Ud=2270 W /m2K. 1 Licor de azúcar 4536 Kg/hr 37.86 m2 172.38KPa .OD ¾’’ Acero inoxidable 316 .013KPa 16.8°C 52.99°C 172.38KPa 0.65 KPa Vapor de Agua 123.DS 10 ’’ – Espaciado 3’’ SEGUNDO EFECTO Planta Instalación de una Planta para la Producción De Azúcar CAVA/ ASENJO / MARTINEZ/ ORTIZ/CANALES.86 m2 Área de Transferencia CONSTRUCCIÓN Tipo de Intercambiador Tubos Material Casco Casco y Tubos Placas Fijas Arreglo: triangular – Longitud: 2 pies – 51 tubos Acero inoxidable 316 . Diseñada 1.67% a 50% De sólidos. Diseñada 1. Un evaporador con doble efecto con alimentación inversa se utiliza para concentrar 4536 Kg/h de una solución de azúcar al 10% en peso al 50%.86 m2 Área de Transferencia CONSTRUCCIÓN Tipo de Intercambiador Tubos Material Casco Casco y Tubos Placas Fijas Arreglo: triangular – Longitud: 2 pies – 51 tubos Acero inoxidable 316 . EPE2 = 1.Caída de Presión Calor Transferido Coeficiente Total 16. La alimentación entra al segundo efecto a 37.OD ¾’’ Acero inoxidable 316 .65°C=126.077 KPa 448630. Cp L1 = 3.3363 KJ/hr Diseñado Ud=1705 W /m2K.6ºC y el vapor de este efecto se utiliza para calentar el segundo efecto.BWG 16 .869. Los coeficientes globales son U1 = 2270 y U2 = 1705 W/m2ºK .54 KPa 448630.6/h = 132 lb/hr 52.86 m2 0.2ºF y la capacidad calorífica Cp F = 3.955.7ºF. Cp L2 = 3.8ºC. La presión absoluta en el segundo efecto es de 13. La elevación del punto de ebullición EPE1 = 0.684 KJ/Kg.78 °F .DS 10 ’’ – Espaciado 3’’ DISEÑO DEL EVAPORADOR TIPO CALANDRIA 1.65 Kpa absolutos. Las áreas de calentamiento para ambos efectos son iguales. En el primer efecto entra vapor saturado a 115.ºK. ¿Qué tipo de evaporadores recomienda para la operación? Diseñe el sistema de evaporadores de múltiple efecto y determina las características de los equipos? Calcule el consumo de vapor del sistema.3363KJ/hr Calculado Ud= 1705 W /m2K Calculada 1. DATOS: Corriente en el evaporador Fentrada Tentrada 4530. 0078 952.49405544 1.35 .6°C=240.0078 psia 1) BALANCE DE MATERIA: Calculo de la evaporación total: Calculo de cada uno de los flujos másicos que ingresa a cada efecto: Calculo del porcentaje de sólidos en cada uno de los efectos: Calculo de las presiones de vapor en cada uno de los efectos: EFECTO 0 I Pi(psia) λi( Btu/lb) Tv(°F) 25.14 240.05 °F 115.77 205.T2 T vapor H20 P vapor H20 96.69°C= 206.08 13.08 °F 172.37KPa=25. II CpL1 CpL2 CpF P0 Pf ΔP 1.955 0.3°F .65°C=126.78°F Fluido frio ΔT1= 34.0078 psia 13.6°C= 240.684 0.08 °F 206.9448495 Btu/lb*°F 25.8801076 Btu/lb*°F 3.869 0.69°C LICOR 52.980310881 1.03°F ΔT2=113.58 3.35° F=115.98031088 psia PRIMER EFECTO: 1) BALANCE DE CALOR EN EL PRIMER EFECTO: CALOR DE CALENTAMIENTO (Qc) CALOR DE VAPOR (Qv) CALOR TOTAL(Qt) 2) CALCULO DEL ∆T BALANCEADO(∆Tbal) EN EL PRIMER EFECTO: Vapor de H20 205.6 °C 115.9243041 Btu/lb*°F 3.92 125.65 Kpa 11.05°F=96.51374456 psia 1. 05°F=96. pulg n. pulg Pt.03°F ΔT1=34.69°C=206.69°C LICOR 96.05°F 115. paso del intercambiador 10 1. paso del arreglo. pulg e.6 °C Fluido frio 206.08 °F ΔT1=34.08° F=115.6°C= 240. espacio entre deflectores.03°F 3) CURSO DE LOS FLUIDOS LADO DE LOS TUBOS: LADO DEL CASCO: LICOR DE AZUCAR VAPOR DE AGUA 4) CARACTERÍSTICAS DEL INTERCAMBIADOR: Ds. Vapor de H20 240.25 3 1 . diámetro interno del casco o del IQ. 19635 0. Nt diametro exterior. n 16 2 51 0. Pie2. pulg area lateral longitudinal.027 pie2 8) HALLANDO UD Btu /hr.75 0.5) COEFICIENTE TOTAL LIMPIO : Btu /hr. L. Pie2.ºF 9) CALCULO DE LA MASA DEL VAPOR CALEFACTOR Λ vapor H20 = 952. pies numero de tubos.alt area transversal.30191 1 A=Nt*L*alt= 20.14 btu/lb 10) CALCULO DE LA CAIDA DE PRESION EN LOS TUBOS .62 0. Dext diámetro interior. at numero de pasos en los tubos. pulg.ºF 6) CALCULO DEL AREA REQUERIDA: Pie2 7) CALCULO DEL AREA DE DISEÑO(Ad) BWT longitud . 00016 11) CALCULO DE LA CAIDA DE PRESION EN LOS RETORNOS 12) CALCULO DE LA CAIDA DE PRESION EN EL CASCO f (fig 29)= 0.015cp f (fig 26)=0.0001 (N+1) = 8 . µ del vapor H20= 0. 13) CALCULO DE LOS DIÁMETROS ÓPTIMOS DE LOS ACOPLAMIENTOS PARA EL LICOR DE AZUCAR: ENTRADA Y SALIDA DE ALIMENTACIÓN DE ETILENO AL REBOILER Diámetro Nominal = 11/2pulg PARA EL VAPOR DE AGUA ENTRADA DEL VAPOR DE AGUA Diámetro Nominal = 4 pulg SALIDA DEL VAPOR DE AGUA Diámetro Nominal = 12 pulg SEGUNDO EFECTO 2) BALANCE DE CALOR EN EL SEGUNDO EFECTO: CALOR DE CALENTAMIENTO (Qc) CALOR DE VAPOR (Qv) . 99°C= 205.31°F Vapor de H20 205.78°F 205. CALOR TOTAL(Qt) 3) CALCULO DEL ∆T BALANCEADO(∆Tbal) EN EL SEGUNDO EFECTO: Vapor de H20 205.65°C LICOR 52.78°F=52.35°C= 51.57°F .65°C Fluido frio LICOR 37.57°F ΔT1=78.78°F=52.99°F ΔT1=78.35° F=51.57°F ΔT2=105.8°C=100.99 °C Fluido frio 126.35° F=51.99 °C 51.65°C=126.35 °F 126.04°F ΔT1= 78. 19635 0. L. Dext diámetro interior. Pie2. Nt diametro exterior. at 16 2 51 0. paso del arreglo. 4) CURSO DE LOS FLUIDOS LADO DE LOS TUBOS: LADO DEL CASCO: LICOR DE AZUCAR VAPOR DE AGUA 5) CARACTERÍSTICAS DEL INTERCAMBIADOR: Ds. pulg.alt area transversal. pulg n. pulg e.62 0.30191 . paso del intercambiador 10 1 3 1 6) COEFICIENTE TOTAL LIMPIO : Btu /hr. pulg area lateral longitudinal. pies numero de tubos. pulg Pt.ºF 7) CALCULO DEL AREA REQUERIDA: Pie2 8) CALCULO DEL AREA DE DISEÑO(Ad) BWT longitud . espacio entre deflectores.75 0. diámetro interno del casco o del IQ. 14 btu/lb 10) CALCULO DE LA CAIDA DE PRESION EN LOS TUBOS µ del vapor H20= 0.00016 11) CALCULO DE LA CAIDA DE PRESION EN LOS RETORNOS .027 pie2 9) CALCULO DE LA MASA DEL VAPOR CALEFACTOR Λ vapor H20 = 952.numero de pasos en los tubos. n 1 A=Nt*L*alt= 20.015cp f (fig 26)=0. 12) CALCULO DE LA CAIDA DE PRESION EN EL CASCO f (fig 29)= 0.001 (N+1) = 8 13) CALCULO DE LOS DIÁMETROS ÓPTIMOS DE LOS ACOPLAMIENTOS PARA EL LICOR DE AZUCAR: ENTRADA Y SALIDA DE ALIMENTACIÓN DE ETILENO AL REBOILER Diámetro Nominal = 2 pulg PARA EL VAPOR DE AGUA ENTRADA DEL VAPOR DE AGUA Diámetro Nominal = 4 pulg SALIDA DEL VAPOR DE AGUA . Diámetro Nominal = 22 pulg .