Cálculo de Evaporador Triplo Efeito - Engenharia Química

Evaporador triplo efeito F 22500 kgh xF 005 TF 218C S Ps 200uPa T1 T2 T3 P3 145 kPa x3 025 cp 419235 x U12319 U22194 e U3 1296 Wm²C EFE0 Desprezar elevação ebulioscópica Para 200 mPa vapor saturado Ts 12021C Para P3 145 mPa Tsat T3 529C BMC e BM pl sólidos F V1V2 V3 L3 I xFF x3L3 00522500 025L3 L3 4500 kgh em I V1V2V3 225004500 V1V2V3 18000 kgh Assumindo que cada efeito vaporiza as mesmas vazões V1 V2 V3 180003 6000 kgh BM para cada efeito F V1L1 L1 225006000 L1 16500 kgh L1 V2L2 L2 165006000 L2 10500 kgh L2 V3L3 L3 10500 6000 L3 4500 kgh BM pl sólidos xF F x1L1 x1 0052250016500 x1 0068 x1L1 x2L2 x2 00681650010500 x2 0107 x2L2 x3L3 x3 0107105004500 x3 025 Assumindo A1 A2 A3 e calculando ΔT global Σ ᵢ1 ΔTi ΔT1 ΔT2 ΔT3 Ts T3 12021529C 6731C Calculando as Temperaturas em cada efeito ΔT1 Σ ᵢ1³ ΔTi 1U1 1U2 1U2 1U3 ΔT1 6731 12319 12319 12194 11296 ΔT1 175C ΔT1 Ts T1 T1 12021 175 T1 12071C ΔT2 6731 12194 12319 12194 11296 ΔT2 185C ΔT2 T1 T2 T2 12071 185 T2 842C ΔT3 6731 11296 12319 12194 11296 ΔT3 313C ΔT3 T2 T3 T3 842 313 T3 529C Como o cp é função da concentração de cada solução cp 419 235 x F cpF 4072 kJkgC L1 cp1 4030 kJkgC L2 cp2 3939 kJkgC L3 cp3 3602 kJkgC Obtendo as entalpias de vaporização Tabela vapor saturado S Ts 12021C Δvaps λ 22015 kJkg T1 1027C Δvaph1 22488 kJkg T2 842C Δvaph2 22971 kJkg T3 529C Δvaph3 23748 kJkg BE para o 1 efeito F hp S hs L1 hL1 V1 hV1 S hs Fcpe Tr0 S Δvaps L1 cp1 T10 V1 Hv1 22500 4072218 S 22015 16500 4030 1027 6000 26791 S 9496 kgh Utilizando a equação global de transferência de calor por cada efeito qf UA ΔT 1 efeito qf1 U1 A1 ΔT1 A1 S Δvaps U1 ΔT1 A1 9496 22015 x 103 2329 175 3600 A1 1431 m2 2 efeito qf2 U2 A2 ΔT2 A2 V1 Δvaph1 U2 ΔT2 A2 6000 22488 x 103 2194 185 3600 A2 923 m2 3 efeito A3 V2 Δvaph2 U3 ΔT3 A3 6000 22971 x 103 1296 313 3600 A3 944 m2 A média 1099 m2 Desvio de mais de 20 em relação a área média não é aceitável É necessário realizar uma nova iteração até que as áreas alcancem valores iguais ou com desvios menores que 10 em relação a área média 1ª iteração redistribuir o ΔT global e calcular novas T ΔTi1 ΔTi Ai Am i 12N ΔTglobal 673C ΔT11 ΔT1 A1 Am ΔT21 ΔT2 A2 Am ΔT31 ΔT3 A3 Am ΔTglobal ΔT11 ΔT21 ΔT31 ΔT1 ΔT2 ΔT3 ΔT1 A1 Am ΔT2 A2 Am ΔT3 A3 Am Am ΔT1 A1 ΔT2 A2 ΔT3 A3 ΔT1 ΔT2 ΔT3 Am 175 1431 185 923 313 944 673 Am 1065 m2 então ΔT1 ΔT1 A1 Am ΔT1 275 1431 1065 ΔT1 235C T1 12021 235 T1 9671C ΔT2 ΔT2 A2 Am ΔT2 185 923 1065 ΔT2 16C T2 9671 16 T2 8071C ΔT3 ΔT3 A3 Am ΔT3 313 944 1065 ΔT3 277C T3 8071 277 T3 5301C Assim novos V1 V2 e V3 devem ser calculados Dos BM temos F V1 L1 V1 22500 L1 L1 V2 L2 V2 L1 L2 L2 V3 L3 V3 L2 L3 V3 L2 4500 BM p sólidos Xf F 005 22500 1125 X1 L1 X2 L2 X3 L3 X1 1125 L1 X2 1125 L2 X3 1125 L3 Para as novas temperaturas T1 T2 e T3 temse T1 9671C Hv1 2670 kJkg Δvap h1 22657 kJkg T2 8071C Hv2 26437 kJkg Δvap h2 23067 kJkg T3 53C Hv3 25966 kJkg BE para cada efeito 1º efeito F hF S Δvap S L1 hL1 V1 Hv2 22500 4072 218 S 22015 L1 419 235 h25 L1 9671 22500 L1 2670 S 1029 L1 26265 II 2º efeito V1 Δvap h1 L1 hL1 V2 Hv2 L2 hL2 22500 L1 22657 L1 419 235 1125 L1 9671 L1 L2 26437 L2 419 235 1125 L2 8071 L1 052 L2 11306 III 3º efeito V2 Δvap2 L2 hL2 V3 Hv3 L3 hL3 L1 L2 23067 L2 419 235 1125 L2 8071 L2 4500 25966 4500 419 235 1125 L3 53 L2 23246 05 L1 IV Resolvendo II III e IV L1 16855 kgh L2 10836 kgh S 8922 kgh V1 22500 16855 5645 kgh V2 16855 10836 6019 kgh V3 10836 4500 6336 kgh Novas áreas A1 8922 22015 x 103 2319 235 3600 A1 10012 m² A2 5645 22657 x 103 2194 16 3600 A2 10121 m² A3 6019 23067 x 103 1296 277 3600 A3 10743 m² Am 10292 m² desvio máximo de 5 é aceitável Respostas a L3 4500 kgh b 10192 m² c 8922 kgh d T1 967 C T2 807 C T3 53 C e E 180008922 E 202