Cálculos de Área de Troca de Calor e Consumo de Vapor em Evaporadores

EXERCÍCIO 1 Um evaporador de simples deve concentrar 5000 kgh de caldo de cana com 15oBrix até 30oBrix A solução diluída entra no evaporador a 40oC o vapor de aquecimento utilizado está a 120oC e o espaçovapor do evaporador deve operar com pressão de 03 atm Calcule a área de troca de calor do evaporador o consumo de vapor de aquecimento e a economia do evaporador Considere o coeficiente global de troca de calor U igual a 1800 kcalhm2oC e o calor específico da solução em kcalkgoC como cp 1562x103B onde B é o grau Brix da solução EPE para soluções de açúcar EPE 0025B 30B1036B1054h229h onde B é o Brix da solução h o vácuo em cmHg e a EPE em oC EXERCÍCIO 2 Um evaporador simples concentra 25000 kgh de uma solução de suco de laranja a 20oC com 10 em massa de sólidos até 50 Para que a temperatura de ebulição seja baixa mantémse no evaporador uma pressão igual a 14kPa O coeficiente global de transferência de calor é U2840Wm2K e o fluido de aquecimento é vapor de água saturado a 2 bar a Calcule a área de transferência de calor b Determine a vazão de vapor de aquecimento c Obtenha a capacidade e a economia do evaporador d A equação empírica de Capriste e Lozano J of Food Science 53 3 865 1988 exprime a elevação da temperatura de ebulição de uma solução em função da pressão total p e da concentração de sólidos p exp T x x eb 100 100 EXERCÍCIO 2 Onde é a fração mássica de sólidos p é a pressão de operação em kPa e são constantes características da solução que para o caso do suco de laranja são 477102 06927 2690102 e 40104 respectivamente Entrando com o efeito da elevação de temperatura de ebulição para a solução mais concentrada calcule a área de transferência de calor e a vazão do vapor de aquecimento e x EXERCÍCIO 3 Um evaporador de efeito duplo concentra 10000kgh de uma solução aquosa com 10 em massa de um determinado soluto até 20 Experiências preliminares indicam que a solução não apresenta uma elevação significativa da sua temperatura de ebulição A solução diluída entra no primeiro evaporador a 20oC O vapor de aquecimento é vapor de água que sai condensado a 105oC no primeiro evaporador e o vapor proveniente do 2o efeito tem uma temperatura de condensação de 50oC Os coeficientes globais de transferência de calor são U1 1800 kcalhm2oC e U2 1500kcalhm2oC Os calores específicos das soluções aquosas em todas as concentrações são aproximadamente iguais aos da água pura Calcule a A temperatura e a pressão de trabalho de cada um dos efeitos b A quantidade de água evaporada em cada efeito c A quantidade de solução concentrada na saída do 1o efeito d As áreas de transferência de calor em cada efeito assuma iguais EXERCÍCIO 3 e O consumo de vapor de aquecimento f A economia do processo de evaporação