Bibliografía
descargar 80.49 Kb.
|
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA  Facultad de Ciencias Químicas Operaciones Unitarias II Concentración de Azúcar en un Evaporador de Efecto Simple de Capa Ascendente.  Profesor: Iván Salmerón Ochoa Alejandra Gómez Castañeda 241912; Verónica de los Santos Torres 241985; Katya Itzel Franco Cabrera 226292; Eider Pedro Aparicio Martínez 267169; Amaris Aidé Jurado Hernández 235841; Adriana Contreras Navarro 205773; Aracely Acosta Torres 236060 9/ Marzo/ 2013 ÍNDICE Resúmen…………………………………………………………………………………3 Introducción……………………………………………………………………………...3 Materiales y método……………………………………………………………………..5 Resultados y discusiones………………………………………………………………6
Conclusiones……………………………………………………………………………14 Bibliografía……………………………………………………………………………...14 RESUMEN Una de las operaciones unitarias más importantes de transferencia de calor y de las más frecuentes en la industria es la evaporación. Con un evaporador simple de capa ascendente se investigó la concentración de una solución de azúcar por evaporación y se obtuvo un balance de masa, en el cual se consideró que el evaporador operó en estado estable. Durante la práctica se notaron algunas irregularidades en el equipo, como la calibración de los termopares. Se notó que a una temperatura de 40°C se obtuvo la mayor concentración en la disolución de concentrado que fue de 4.45 grados brix, mientras que a las temperaturas de 50, 60 y 70°C la concentración se mantuvo constante. Se discutió la importancia de la buena calibración del equipo y la importancia del efecto de la temperatura enel evaporador para obtener una mayor concentración en el producto. INTRODUCCION Un ejemplo muy importante de este tipo de transferencia de calor, bastante frecuente en las industrias de proceso, es el que recibe el nombre general de evaporación. En la evaporación se elimina el vapor formado por ebullición de una solución liquida de la que se obtiene una solución más concentrada. En la gran mayoría de los casos, la operación unitaria de evaporación se refiere a la eliminación de agua de una solución acuosa. Entre los ejemplos típicos de proceso de evaporación esta la concentración de soluciones acuosas de azúcar, cloruro de sodio, hidróxido de sodio, glicerina, gomas, leche y jugo de naranja. En estos casos, la solución acuosa es el producto deseado y el agua evaporada suele desecharse. Entre otros, el agua que contiene pequeñas cantidades de minerales se evapora para obtener agua libre de sólidos que se emplea en la alimentación de calderas, para procesos químicos especiales, o para otros propósitos. Ocasionalmente, el principal objetivo de la evaporación, consiste en concentrar una solución de manera que al enfriarse ésta se forme cristales que puedan separarse. FACTORES DE PROCESO
Un evaporador de película ascendente consta de una calandria de tubos dentro de una carcasa, la bancada de tubos es más larga que en el resto de evaporadores(10-15m). El producto utilizado debe ser de baja viscosidad debido a que el movimiento ascendente es natural. Los tubos se calientan con el vapor existente en el exterior de tal forma que el líquido asciende por el interior de los tubos, debido al arrastre que ejerce el vapor formado. El movimiento de dichos vapores genera una película que se mueve rápidamente hacia arriba. En estos tipos de evaporadores la alimentación se produce por la parte inferior del equipo y la misma asciende por los tubos. El principio teórico que tienen estos evaporadores se asimila al 'efecto sifón', ya que cuando la alimentación se pone en contacto con los tubos calientes, comienza a producirse la evaporación, en donde el vapor se va generando paulatinamente hasta que el mismo, empieza a ejercer presión hacia los tubos, determinando de esta manera, una película ascendente. Esta presión, también genera una turbulencia en el producto que está siendo concentrado, lo que permite mejor la transferencia térmica, y por ende, la evaporación En estos evaporadores existe alta diferencia de temperaturas entre la pared y el líquido en ebullición. Cabe mencionar que la altura de los mismos es limitada, ya que la capacidad del vapor en arrastrar la película formada hacia la parte superior del equipo no es suficiente y determina la altura máxima posible para el diseño. Son evaporadores en los cuales se puede re circular el producto concentrado, donde el mismo es enviado nuevamente al interior del equipo, y de esta forma, asegurar un correcto caudal de alimentación.(2) OBJETIVO Calcular concentración de azúcar en una solución por evaporación y obtener el balance de masa basado en los datos. MATERIALES Y REACTIVOS Evaporador de película ascendente (armfield), refractómetro, termómetro, vaso de precipitado (50ml), 2 recipientes de 20 L, hielo, azúcar (820g), agua (20L). MÉTODO Se prendió la caldera con dos horas de anticipación. Se preparó una solución al 4% con 820g de azúcar en 20 litros de agua. Se programaron las condiciones de operación en el equipo que fueron de 0.75atm de vapor saturado y un flujo de alimentación de 10 L/h. Se agregó la solución en el tanque de alimentación. Se registraron las temperaturas en un intervalo de 5 minutos durante media hora. Fueron realizadas cuatro corridas a 40°C, 50°C, 60°C y 70°C. Una vez efectuadas las lecturas se retiró la solución y se limpió con agua. RESULTADOS Y DISCUSIONES Las condiciones de operación en el equipo inicialmente fueron reguladas a una velocidad de alimentación de 10L/h, y a 0.75 atm del vapor saturado. Se pretendía trabajar con 1 atm de presión, pero al haber un desajuste al conectar la manguera del vapor se controló mejor a esa presión.
Se estuvieron tomando muestras de la alimentación cada cinco minutos para tomar registro de la temperatura de alimentación, ya que se notaron irregularidades en el dato que arrojaba el tablero del evaporador y la temperatura real de la alimentación, además de que había una variación entre la temperatura tomada con el termómetro y la que se ajustaba en el precalentador, como se muestra en la siguiente tabla: TABLA 1. Registro de temperaturas promedio (°C) dónde Tt= temperatura que arroja el tablero, Tp= temperatura de condición de operación a que se ajustó y Ta= temperatura real de alimentación (obtenida con termómetro). Se calculó un porcentaje de error en la temperatura real y la que arrojó el tablero y se obtuvo un 35% de error aproximadamente, mientras que entre la temperatura a la que se reguló y la real hubo un error aproximado de 10%, por lo que se supuso una mala calibración de los termopares. Para los cálculos se utilizó la temperatura obtenida con el termómetro. Se omitió el reflujo para esta práctica, ya que no se pudo regular el flujo de retroalimentación. Por un intervalo de 5 minutos se registró concentración del condensado y temperaturas por media hora para cada temperatura obteniendo los siguientes datos:
TABLA2. Datos a 37.71°C donde C = concentración (brix), T3= temperatura de vapor saturado (°C) y T7= temperatura que entra al condensador (°C)
TABLA 3. Datos a 46.57°C
TABLA 4. Datos a 51.14 °C
TABLA 5. Datos a 59.14°C Al calcular F (alimentación) según el volumen obtenido de concentrado y condensado, se obtuvieron valores menores al esperado, ya que se había regulado a 10 L/h y se obtuvieron en promedio 6.65 L/h de alimentación, eso se debió a que había que estar regulando constantemente el flujo y no fue posible mantenerlo constante. Para verificar se calculó el coeficiente de transferencia de calor, se obtuvieron valores negativos, se supuso la posibilidad de que los termopares en el punto T3 estuviera mal calibrado. A una temperatura de 37°C se obtuvo la mayor concentración ( de 4% a 5%). En las corridas posteriores el aumento fue de 4% a 4.2%, lo que se atribuyó a que la temperatura no llegó a los 60°C por lo que las concentraciones y condiciones en general son muy parecidas. CÁLCULOS Para la corrida con temperatura de alimentación de 40 °C.  CÁLCULOS Para la corrida con temperatura de alimentación de 50 °C.  CÁLCULOS Para la corrida con temperatura de alimentación de 60 °C.  CÁLCULOS Para la corrida con temperatura de alimentación de 60 °C.   CONCLUSIONES Teóricamente con el incremento de temperatura, debió haber un aumento de concenración, lo cual no se pudo lograr ya que el equipo trabajó en un lapso de 2 horas con temperaturas muy similares entre 50 y 60°C. La calibración del equipo es importante para tener el registro de datos más precisos y no cometer errores al momento de hacer los cálculos. Al obtener coeficientes de tranferencia de calor negativos, se concluyó que era posible que el termopar que da la temperatura del vapor estuviera mal calibrado, al igual que el que arroja la temperatura de alimentación. BIBLIOGRAFÍA
2. http://senaevaporadores.blogspot.mx/2007/11/evaporador-de-pelicula-ascendente.html |
similar:
 |  | ||
| | ||
| | ||
| | ||
| |