Universidad Simon Bolivar – Departamento de Termodinámica.
TF-3332 Procesos de Separación – Evaporación.
Prof. Rainier Maldonado
Problema 1 En un evaporador de simple efecto se alimenta una solución 20% masa de NaOH (60ºC) a razón
de 4536 kg/h para concentrarla hasta un 50%. Para ello se emplea un vapor vivo a 172.4 kPa y 115.6 ºC. El
evaporador opera a 11.7 kPa. El coeficiente global de transferencia de calor es 1560 W/m
2
K. Determinar el
consumo, la economía y el área de transferencia de calor del evaporador. Resp. Consumo: 3255 kg/h de
vapor vivo, b) 49.2 m
2
, c) 83.6%
Problema 2. Para el problema 1 analice las modificaciones de las siguientes variables si se quiere
incrementar la economía del evaporador en un 4%.
a- Flujo/presión del vapor vivo.
b- Temperatura de la corriente de alimentación.
c- Presión de operación del evaporador.
Problema 3 En un evaporador de simple efecto se tratan 10000 kg/h de una solución de NaOH al 20% en
peso para concentrarla hasta 50% en peso. El medio de calentamiento es vapor saturado a 4 atm. En la
cámara de evaporación se mantiene una presión absoluta de 150 mmHg y el coeficiente global de
transferencia de calor es 2500 kcal/h.m
2
.ºC. La alimentación entra a 20ºC. Calcular: a- La cantidad de vapor
alimentado requerido, b- El área de transferencia, c- La economía del evaporador. Resp. a) 8330 kg/h, b) 43.5
m
2
, c) 72%
Problema 4 Se va a usar um evaporador existente para concentrar una solución de 44%peso de NaOH hasta
65% peso usando vapor 3atmg. La temperatura de la alimentación será 40ºC y la presión en el lado solución
será 2psia. El evaporador tiene un área de transferencia de calor de 230m2. Se estima un coeficiente de
transferencia de calor es de 2000 W/m
2
.ºC. Determine: a- La temperatura de la solución en el evaporador, b-
La cantidad de vapor de calentamiento requerido en kJ/kg, c- EL flujo másico de solución que puede
alimentarse. El flujo de licor q se obtiene, d-Capacidad y economía del evaporador. Resp. d) economía: 0.6
Problema 5 Se va a concentrar un jugo de manzana en un evaporador de simple efecto. El flujo de
alimentación es de 5318
/
lb h
y tiene una concentración de sólidos de 11% y se va a concentrar hasta 75 %.
El calor específico del jugo diluido es 0.92
/
BTU lb F
⋅°
y el del concentrado es 0.55
/
BTU lb F
⋅°
. La presión
del vapor de calentamiento es de 3
atm
. La alimentación entra a 110
F
°
y la temperatura del jugo dentro del
evaporador es de 144
F
°
. El coeficiente global de transferencia de calor es 166
2
/
BTU h ft F
⋅ ⋅°
. Calcular: a-
El flujo de producto concentrado, b- El requerimiento de vapor de calentamiento, c- El área de transferencia,
d- La economía del evaporador.
Problema 6 Una disolución acuosa de 10% en peso de sólido B debe ser concentrada hasta 75% en peso. Se
utilizarán para ello dos evaporadores disponibles, cada uno de los cuales tiene área de 1000 ft
2
para
transferencia de calor, y permite obtener un coeficiente global de 400BTU/h.ft
2
ºF. Se dispone de vapor
saturado de 100psia para calentamiento, y un sistema de eyectores que permite una presión mínima de 1psia.
Decida que tipo de conexión es preferible: a- Alimentación hacia delante, b- Alimentación hacia atrás.
Problema 7 Una solución acuosa que contiene 2% de sólidos orgánicos disueltos se va a concentrar hasta
25% en un evaporador de doble efecto. En la modalidad de flujo contracorriente. Cada evaporador tiene
200m
2
de área de calentamiento y los coeficientes globales de transferencia de calor son 2800 y 4000 W/m
2
K.
La solución diluida entra a 30ºC. Se dispone de vapor a 700kPa y la cámara del segundo efecto está a 7kPa.
La solución no presenta elevación del punto de ebullición. ¿Cuál será la producción que se obtiene?
Problema 8 Se va a usar un evaporador de doble efecto en configuración de alimentación directa para
concentrar 2000 kg/h de una solución de NaOH desde 5% hasta 40% en peso. La alimentación entra al
premier efecto a 50ºC. Las superficies de calentamiento son iguales y los coeficientes globales de
transferencia de calor son 2000 y 500 kcal/h.m
2
.ºC. El medio de calentamiento es vapor saturado a 3.2 atm y
la presión absoluta en la cámara del segundo evaporador es de 0.15 atm. Calcular:
a) La temperatura de ebullición en cada efecto
b) El área de transferencia
c) El consumo de vapor de calentamiento
d) La economía del sistema
Resp. a) 122ºC, 81ºC, b) 230m
2
, c) 11450 kg/h
Problema 9
Se alimentan 1.25kg/s de una solución a un evaporador de tres efectos de igual área para concentrarla desde
10% hasta 40% en peso. La alimentación entra a 82 ºC y se usa alimentación directa. Los valores de los
coeficientes globales de transferencia de calor son 3.1, 2.5 y 1.7 kW/m
2
ºC. El punto de ebullición en el tercer
efecto es de 52 ºC y la solución no tiene elevación del punto de ebullición. Se pueden usar para los líquidos
las propiedades de agua pura. Para calentamiento se usa vapor saturado a 170kPa. Calcular:
a) La cantidad de vapor requerida
b) El área de transferencia de un evaporador
c) La temperatura en el primer y segundo efecto
d) La economía del sistema
Resp. a) 0.33 kg/s, b) 14.5 m
2
, c) 98ºC, 80ºC d) 2.82
