TP N° 7 - Evaporación - Universidad Nacional de Jujuy

UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY
FACULTAD DE INGENIERIA
INDUSTRIAS ALIMENTARIAS I
NOMBRE Y APELLIDO
TRABAJO PRÁCTICO Nº 7 - 2012
EVAPORACIÓN
1) ¿Qué cantidad de vapor seco a una presión de 1000 kPa hace falta para calentar 20.000 lt/h de leche
(Cp = 3,894 J/kgºC, densidad 1,03 kg/l) de 4 a 72ºC en un intercambiador que tiene una eficacia del
85% y del que los condensados salen a 70ºC?
2) Se concentra jugo de fruta a 20ºC y con un 5% de sólidos en un evaporador de simple efecto. El
evaporador opera a vacío de tal manera que el producto se evapora a 80ºC, utilizándose vapor a 169,06
kPa. La concentración final que se desea obtener en el producto es de 40% de sólidos. El producto
concentrado sale del evaporador a una velocidad de 3000 kg/h. Calcular el vapor necesario
El calor específico de la alimentación líquida es de 4,05 kJ/kg°C y la del producto concentrado 3,175
KJ/kg°C
3) Una disolución de azúcar que contiene 8% de sólidos en peso se concentra en un evaporador de un
efecto, a un caudal de 15000 kg/hora. La temperatura de la solución a la entrada del evaporador es TE
= 4ºC. El vacío en el evaporador es suficiente para permitir la ebullición de la solución a 60ºC.
El vapor saturado calefactor llega a una presión de 143 kPa y a la salida, el vapor condensado L está a
60ºC. El vapor de agua evaporado sale a 60ºC. La concentración final del producto debe ser del 44%.
Calcular el flujo de la solución de azúcar, el consumo y la economía de vapor.
4) Un evaporador continuo de efecto simple concentra 9072 kg/h de una solución de sal al 1 % en peso
que entra a 37,8°C hasta una concentración final de 1,5% en peso. La cámara de evaporación está a 1
atmósfera de presión y el vapor de agua que se introduce está saturado a 143,3 kPa. El coeficiente total
U = 1704 W/m2°K. Puesto que se trata de una solución diluida, suponga que su punto de ebullición es
igual al del agua. El vapor calefactor sale del evaporador como líquido saturado. La capacidad
calorífica de la alimentación es 4,14 kJ/kg°C. Calcule las cantidades de vapor y producto líquido
obtenido, así como el área de transferencia de calor que se requiere. Si el equipo evaporador disponible
es de carcasa y tubos y tiene 150 tubos con un área cada uno de 1 m2, ¿le serviría para este caso?
5) Un evaporador de efecto simple concentra una alimentación de solución de coloides orgánicos
desde 5 hasta 50% en peso. La solución tiene una elevación del punto de ebullición despreciable. La
capacidad calorífica de la alimentación es igual a 4,06 kJ/kg°K y ésta entra a 15,6 °C. Se dispone de
vapor de agua saturado a 101,32 kPa y la presión en el evaporador es de 15,3 kPa. Se desea evaporar
un total de 4536 kg/h de agua. El coeficiente total de transferencia de calor es 1988 W/m 2°K. ¿Qué
área superficial en metros cuadrados y qué consumo de vapor de agua se requieren?
6) Calcule las áreas y la economía del proceso en una evaporación llevada a cabo en corriente directa
con dos efectos para concentrar un alimento líquido desde un 11 % de sólidos totales hasta un 50 %
(porcentajes en peso). La velocidad de alimentación es de 10000 kg/h a 20 ºC. La ebullición del
líquido dentro del primer efecto tiene lugar a vacío a 95°C y dentro del segundo efecto tiene lugar a 70
ºC. El vapor se suministra al primer efecto a una presión de 198,5 kPa. El coeficiente global de
transmisión de calor en el primer efecto es de
1000 W/m2 ºC y en el segundo efecto de 800 W/m2 ºC. El calor específico de la alimentación es de
3,8 kJ/kg ºC, el de la corriente líquida que sale del primer efecto de 3,0 kJ/kg ºC y el de la corriente
concentrada de 2,5 kJ/kg ºC.