TUBOS: diámetro de 2 a 3 Largo: de 4 a 6 ft

Transcripción

1 EVAPORADORES DE PROCESOS INTRODUCCIÓN Aplicaciones Refrigeración Concentración de un sólido en solución Separación de un líquido de una solución líquida Curso: Transferencia de Calor y Masa 2 Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 1 Calderas (generadores de vapor) Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 2 EVAPORADORES DE PROCESO CLASIFICACIÓN Evaporadores con circulación natural Evaporadores con circulación forzada Evaporadores especiales Evaporadores con circulación natural Evaporadores de tubos verticales cortos(etc) Evaporadores de tubos verticales largos(etl) Evaporadores de tubos horizontales Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 3 Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 4 1

2 Evaporadores de tubos verticales cortos (ETC) Evaporador de calandria TUBOS: diámetro de 2 a 3 Largo: de 4 a 6 ft Calandria: unión con platina Velocidad d 1 a 3 ft/s (depende de viscosidad de la solución y altura de liq sobre la placa (menor a L/2) Canal central: igual sección que suma de tubos Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 5 Evaporadores de tubos verticales cortos (ETC) CESTA Sin canal central. Circula por el ánulo La cesta no forma parte del cuerpo del evaporador (retiro para manteniminto) Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 6 Evaporadores de tubos verticales cortos (ETC) Ventajas Presentan elevados coeficientes de transferencia ( UI), para bajas viscosidades Fácil de limpiar Relativo bajo costo Evaporadores de tubos verticales cortos (ETC) DESVENTAJAS No aptos para soluciones viscosas Alto tiempo de residencia de la solución en el evaporador Si la diferencia de temperatura es baja, los coeficientes de transferencia son bajos Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 7 Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 8 2

3 Evaporadores de tubos verticales largos (ETL) Evaporadores de tubos verticales largos (ETL) Doble efecto, film descendente Film descendente Film ascendente Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 9 Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 10 Evaporadores de tubos verticales largos (ETL) Características Un solo pase o con recirculación Film ascendente o descendente Ascendente: Distintos coeficientes a lo largo del tubo Influye la presión estática de la columna de líquido Descendente Coeficiente prácticamente constante a lo largo del tubo No influye la presión estática Formación del film: desborde, spray u orificios Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 11 Características ETL En un pase: int camisa y tubos 1-1, 1, con cámara de descarga Film ascendente: cámara con placa deflectora Tiempo de residencia de algunos segundos Diámetros de tubos de 2 a 10 y longitudes de 20 a 40 ft Coeficientes de 200 a 600 UI Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 12 3

4 ETL: ventajas Es más barato por unidad de capacidad Adecuado para líquidos agresivos (fácil recambio de tubos) Bajo hold-up (adecuado para soluciones termosensibles) Coeficientes (U) buenos: Film ascendente: para razonables Δ T Film descendente: para bajos Δ T (sol temosensible) ETL: desventajas Los tubos son altos y requieren edificios especiales Ascentente: bajos U si Δ T es bajo Para evaporaciones significativas se debe recircular Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 13 Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 14 ETL: aplicaciones Se emplean para soluciones que no separen sólidos (incrustaciones) Evaporadores de tubos horizontales (ETH) Film descendente: industria alimentarias (prod termosensibles-sabores-aromas), aromas), productos viscosos Film ascentente: concentración NaOH (hasta 50%), licor negro (industria celulosa) Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 15 Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 16 4

5 ETH: características Poco usado en la industria de proceso Se emplea en la producción de agua destilada para alimentar calderas de alta presión Pueden tener tubos en U Tubos de ¾ a 1 ½ y longitudes de 6 a 8 ft Limpieza: tubos separados, calentamiento y agua fría Se construyen ETH con cuerpo horizontal, con tubos en U ETH: ventajas Son soluciones económicas para bajas capacidades No requieren cámaras altas para evitar arrastres Coeficiente aceptables Tubos fáciles de cambiar Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 17 Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 18 ETH: desventajas EVAPORADORES DE CIRCULACIÓN FORZADA Se presentan problemas cuando se deposita sólido en la superficie Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 19 Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 20 5

6 EVAPORADORES DE CIRCULACIÓN FORZADA Una bomba circula la solución por los tubos (horizontales o verticales) del calefactor El calefactor puede ser un intercambiador externo La bomba permite circular la solución a alta velocidad, mejorando los coeficientes Velocidades entre 4 a 16 ft/s. Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 21 EVAPORADORES DE CIRCULACIÓN FORZADA Para altas velocidades, la solución se sobrecalienta y flashea en la cámara Potenciales problemas de cavitación del impulsor Buenos coeficientes: 400 a 2000 UI Tiempos de retención bajos: 1 a 3 seg Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 22 ECF: ventajas Altos coeficientes inclusive para bajas diferencias de temperatura (prod temosensibles) La circulación a alta velocidad tiende a evitar depósitos y disminuir la influencia de la viscosidad ECF: desventajas Alto costo, especialmente el operativo (bomba) Cuando se usan como cristalizador, es necesario un gran hold-up (invesión inicial importante) Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 23 Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 24 6

7 EVAPORADORES ESPECIALEAS Recipiente con camisa o serpentín Camisa: facilidad de limpieza Bajo costo Coef UI Alto hold-up Distancia rotor estator: 1 a 2 mm Viscosidades: 1 a cp Coeficientes: 200 a 400 UI Film agitado Tiempo retención: 5 a 7 seg. Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 25 Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 26 Film agitado Ventajas Bajo tiempo de residencia Apto para trabajar con soluciones viscosas Condiciones óptimas para la transferencia de calor Desventajas Partes mecánicas Alto costo Baja superficie de TC ( 5 m 2 aprox.) Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 27 Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 28 7

8 Otros evaporadores Evaporadores de placas * Capacidades de evaporación de agua de hasta Kg/h. * Necesidades de ampliaciones futuras. * Espacio en altura limitada Economía Térmica Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 29 Ing. J. Martínez Garreiro, MSc 30 8