Evaporadores de Múltiplos Efeitos: Projeto e Aplicações na Indústria de Alimentos

Evaporadores Projeto e Aplicações na Indústria de Alimentos Profª Drª Fabiane Bach Outubro de 2022 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL Unidade de Naviraí Graduação em Engenharia de Alimentos Evaporadores de múltiplos efeitos Múltiplos efeitos Fonte Seleghim P 2015 httpswwwyoutubecom watchvCw7RM0HG52M Um evaporador é essencialmente um trocador de calor no qual o líquido entra em ebulição resultando na liberação de vapor Em razão desta liberação de vapor ele pode ser considerado também um gerador de vapor a baixa pressão O vapor produzido no 1 estágio é usado para evaporar o líquido parcialmente concentrado no 2º estágio e assim por diante Evaporadores de múltiplos efeitos Este método é interessante por gerar economia reduzindo a massa de vapor consumido por massa de vapor produzido Em qualquer operação evaporativa o custo principal do processo é o do vapor de água consumido A evaporação com mais de 5 6 efeitos raramente é econômica Os efeitos podem estar arranjados em paralelo contracorrente ou misto Evaporadores de múltiplos efeitos Evaporador de múltiplos efeitos com arranjo paralelo concorrente Evaporadores de múltiplos efeitos Evaporador de múltiplos efeitos com arranjo contra corrente Evaporadores de múltiplos efeitos Evaporador de múltiplos efeitos com arranjo misto Evaporadores de múltiplos efeitos Considerando um processo de evaporação de duplo efeito Para o 1 efeito 𝑞1 𝑈1 𝐴1 𝑇𝑆 𝑇1 𝑞1 𝑈 𝐴1 𝑇1 1 TS T do vapor fornecido T1 T de ebulição do líquido no 1 efeito Evaporadores de múltiplos efeitos Considerando um processo de evaporação de duplo efeito Para o 2 efeito 𝑞2 𝑈2 𝐴2 𝑇1 𝑇2 𝑞2 𝑈2 𝐴2 𝑇2 2 T2 T de ebulição do líquido no 2 efeito Evaporadores de múltiplos efeitos Considerando que não haja perda de calor para o ambiente além das seguintes hipóteses A T de ebulição seja constante As alimentações aconteçam na T de ebulição 𝑞1 𝑞2 3 Considerando a mesma área de troca térmica nos 2 evaporadores 𝐴1 𝐴2 𝑈1 𝑇1 𝑈2 𝑇2 4 𝑇2 𝑈1 𝑇1 𝑈2 5 Evaporadores de múltiplos efeitos Exemplo Um alimento a 30 C com cp 4187 kJkgC é alimentado em contracorrente em um evaporador de duplo efeito A vazão de alimentação é de 9000 kgh e a concentração inicial de sólidos é de 5 Ao final do processo o produto deve apresentar 30 de sólidos O coeficiente global de transferência de calor no evaporador são 3000 Wm²C e 2600 Wm²C no 1 e 2 efeito respectivamente O vapor saturado está disponível a 03x106 Nm² o segundo efeito opera à T de ebulição de 65 C Determine a A vazão mássica de produto b A vazão mássica de vapor eliminado no primeiro e no segundo estágio c A vazão de vapor saturado necessário para esse processo Exemplo Uma solução está sendo evaporada em um evaporador de triplo efeito usando vapor saturado a 1211 C A pressão do vapor no último efeito é 256 KPa absoluto Os coeficientes de transferência de calor são U1 2840 Wm²C U2 1988 Wm²C e U3 1420 Wm²C As áreas de transferência de calor são iguais Estime a temperatura em cada evaporador Desprezar a elevação no ponto de ebulição