EVAPORACION
I N T E G CORTEZ R CORTEZ DANCO A GENARO N FIESTAS T MENDEZ DANIEL E FLORES S MORENO MARLY : SANCHEZ CARBAJAL ESTHER
I.
INTRODUCCION
La evaporación es un proceso físico que consiste en el paso lento y gradual de un estado líquido hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido suficiente energía para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, la evaporación se puede producir a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada sea esta. No es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullición. Cuando eiste un espacio libre encima de un líquido, una parte de sus mol!culas está en forma gaseosa, al equilibrase, la cantidad de materia gaseosa define la presión de vapor saturado, la cual no depende del volumen, pero varía seg"n la naturale#a del líquido y la temperatura. $i la cantidad de gas es inferior a la presión de vapor saturado, una parte de las mol!culas pasan de la fase líquida a la gaseosa% eso es la evaporación. Cuando la presión de vapor iguala a la atmosf!rica, se produce la ebullición.& 'n hidrología, la evaporación es una de las variables hidrológicas importantes al momento de establecer el balance hídrico de una determinada cuenca hidrográfica o parte de esta. 'n este caso, se debe distinguir entre la evaporación desde superficies libres y la evaporación desde el suelo. La evaporación de agua es importante e indispensable en la vida, ya que el vapor de agua, al condensarse se transforma en nubes y vuelve en forma de lluvia, nieve, niebla o rocío. (ista como una operación unitaria, la evaporación es utili#ada para eliminar el vapor formado por ebullición de una solución o suspensión líquida.
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II.
MARCO TEORICO
La evaporación puede medirse en forma directa desde peque)as superficies de agua naturales o artificiales *tanques de evaporación+ o a trav!s de evaporímetros o lisímetros. 'stos "ltimos poseen una superficie porosa embebida en agua y se ubican en condiciones tales que la medición es condicionada por las características meteorológicas de la atmósfera, tales como grado higrom!trico, temperatura, insolación, viento, etc. Las tasas de evaporación así observadas pueden generalmente ser consideradas como máimas y dan una buena aproimación del poder evaporante de la atmósfera. Aplicando a dichos valores máimos diversos coeficientes de reducción y comparando los resultados corregidos con los suministrados por las fórmulas de evaporación, se deducirán los valores más probables de las tasas de evaporación aplicables a la superficie de inter!s. Llenado el aparato de agua destilada, !sta se evapora progresivamente a trav!s de la hoa de papel filtro. La disminución del nivel del agua en el tubo permite calcular la tasa de evaporación *en mm por cada - hs, por eemplo+. 'l proceso de evaporación está ligado esencialmente al d!ficit higrom!trico del aire/ sin embargo, el aparato no tiene tal ve# en cuenta suficientemente la influencia de la insolación. 'ste aparato, en las estaciones hidrometeorológicas se instala bao abrigo. Los depósitos o tanques de evaporación utili#ados en distintos países son de formas, dimensiones y características diferentes, pues los especialistas no están de acuerdo sobre el meor tipo a emplear. 'n los sistemas frigoríficos el evaporador opera como intercambiador de calor, por cuyo interior fluye el refrigerante el cual cambia su estado de líquido a vapor. 'ste cambio de estado permite absorber el calor sensible contenido alrededor del evaporador y de esta manera el gas, al abandonar el evaporador lo hace con una energía interna notablemente superior debido al aumento de su entalpía, cumpli!ndose así el fenómeno de refrigeración. 'l fluo de refrigerante en estado líquido es controlado por un dispositivo o válvula de epansión la cual genera una abrupta caída de presión en la entrada del LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS – GRUPO “C” - EVAPORADORES
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evaporador. 'n los sistemas de epansión directa, esta válvula despide una fina me#cla de líquido y vapor a baa presión y temperatura. 0ebido a las propiedades termodinámicas de los gases refrigerantes, este descenso de presión está asociado a un cambio de estado y, lo que es más importante a"n, al descenso en la temperatura del mismo.
COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR
1ediante el uso de los coeficientes de transferencia de calor por convección, para ambos fluidos, y el conocimiento de las resistencias por incrustaciones, el coeficiente global de transferencia de calor se obtiene por la siguiente epresión%
'l valor del coeficiente global *2+ depende de los coeficientes de transferencia de calor por convección de los fluidos frío y caliente hl y ha y está fuertemente influenciado por la forma de las corrugaciones de las placas. Las resistencias t!rmicas de ensuciamiento *3l, 3a+ se generan como consecuencia de que los fluidos pueden transportar contaminantes, y con el paso del tiempo estos se van depositando sobre las superficies. 0e este modo se crea una capa entre el fluido y la superficie que crece en espesor y genera una resistencia t!rmica adicional con un valor significativo para el cálculo del coeficiente global de transferencia de calor. OBJETIVOS:
3eali#ar un balance de materia general en el proceso de evaporación. Calcular los coeficientes globales de transmisión de calor en cada efecto. 0eterminar el calor que cede el vapor en el condensador para el efecto del evaporador 4.
III. III.1.
MATERIALES Y METODOS
Materiales
5aldes LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS – GRUPO “C” - EVAPORADORES
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5riometro Cucharas A#"car 'vaporadores de 0oble efecto III.2.
Mt!"!s
5alance de 1ateria y 'nergía del 6roceso $e preparara una solución a#ucarada de &7L luego se colocara en el tanque de alimentación para empe#ar el proceso, para el 5alance de 1ateria se calculara teniendo los productos iniciales y finales, donde calcularemos el vapor producido o el vapor que genero la solución para concentrarse, en el producto final se medirá 5ri para calcular así la cantidad de agua evaporada. 0eterminación del Coeficiente 8lobal de 9ransmisión de Calor $e determinara mediante un cálculo teniendo el calor de calefacción en cada efecto y las diferenciales de temperatura en cada efecto, controlando el tiempo en que dura el proceso.
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IV.
RESULTADOS Y DISCUSION
Res#lta"!s
0atos de 9emperatura en cada saliendo y entrada del evaporador% TEMPERATU RAS T1 T2 T3 T T5 T! T" T8 T9 T10 T11 T12
0atos del 'vaporador%
23.4 23.6 23.7 23.8 24 1 13 1 1 1 !! 12 !! !! !! 1" 1! 16 16 16 "6.! "! "8.8 "8.7 "8.7 62.6 11 !6 84.8 TEMPERATUR T#$. 8.3 "6 6.6 63." 64 AS 6." E%&#'($. T1 ".7 23.!382".8 44.3 34.3 27.6 ,A($#/)( 23.6 23.6 23.6 23.6 23.7 T2 ,E*(( 1.2" 32.2 34.6 38.4 4 4.1 I 2".6 26.7 2" 24.7 24.8 T3 ,P'4/ !!.2" 31.! 38.1 4.! 42.4 42.8 I T5 ,E*(( "8.42" II T" ,P'4/ 61.3" II T12 4.763 ,C4#)4. T ,C4. I 16.
T! ,C4. II
81.7"
24.1 24.3 1 !! !! !8 1" 1" "8.4 "8." 76.4 74.4A T#$&. 62.7 61.7 T')*)+)' 2".823.!38 26.1 23.7 23.7 4.7!!.7" 41 24.8 24.8 43.2 43.3
24.6 1 !! 16 "8.4 73.1 61.8 26.2 23.8 4.8 24.! 43."
PROME DIO 23.938 100.250 99.250 10!.000 58.25 81.0"5 !1.350 32.!00 23.!!3 38."5 25.1!3 0."!3
"!.888
4.763
obtenidos
16. 81.7"
T8 ,P'4. 32.6 32.6 6() T9 ,A7) 23.663 23.663 ((() LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS – GRUPO “C” - EVAPORADORES T10 ,A7) 38.47" 38.47" ) T11 ,C4. 2".163 2".163
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DATOS ( ." C&( .!"1"4"3 ,<)=<7.C 3 .24 C& .7334 ,<)=<7.C 4 P)( .8 )($#/)( 1.667 )&' 7.!3 SOL. AUCARADA
SOL. CONCENTRADA
A'#) ##/ .27 A. 1.1 EVAPORACION 4#)4' E1 4.43
L
6.24
L
.8"4727 6 .!4211! 4
#$p%& #'(% )T*+ - T1 E/00. I C$0. II - T2 E/00. II C%5. A0'$'% 9&%5/% I ,: II 9&%5/% F'$0
SOLIDOS
LIUIDO
."333" ."333"
1.1336" 1.688!41667 8."0833 3
= ;g< = ;g< =
4
DESCRIPCION
$& ;g< = TOTAL >g< 1.667 = 2.2222!166 2 7 2
8."083 ;g< 33
E2
C&L ,<)=<7.C
Bala$%e Ge$eral "e Materia
Cal%#l! "e &T e$ %a"a e'e%t! ( E$tal)ias:
TEMPERATU ; ,<)=<7 RAS 143."8 43.83 !!.7" 3!.863 "!.888 23.!38 !!.7" "!.888
"!.68 "3!.233 , 5!3.383 , , ,
>(?(4 ,<)=<7
@)&' ,<)=<7
, , , , , 22.77761641 !3.7861413 41.!232"2"4
, , 63!."7 623.246 , , ,
Cal%#l! "el Bala$%e "e E$er*+a: B))#
4#
E # ' 7 ( ):
E#/ 1:
W . ʎ w + F . Hf = E 1. He 1 + L . HL
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R##$&)F)4:
4260.945
Kcal Kcal =3416.247 + Q perdidoen Evaporador 1 hr hr
Q perdidoen Evaporador 1=844.698
Kcal hr
E#/ 2: L. HL+ E 1. ʎ e 1= E 2. He 2 + P . Hp
Kcal
Kcal
Q perdidoen Evaporador 2=387.877
Kcal hr
C) 4# C#(#/# G*) 4# T')$(( 4# C)' # )4) ##/: H$00$5% 0 $0%& 5 C$0$'% $5$ E%? E% 1?
C$0/0$5%
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1?
q 1= ¿
1 );$0<=&+* .
U 1= 441.7624
T1 ,C
3.83
A&$ )2+
.27
q1 ∆ T 1 .
U1
E% 2?
31.535258 <)=$2 3 .>'
C$0/0$5% 2? q 2=¿
2 );$0<=&+1 . E1
T2 ,C A&$ )2+
U 2=
q2 ∆ T 2 .
2388.821!
U2
39.8!25 .27
221.98335 <)=$2 .>'
C))4 # C)' &'4(4 # # C4#)4': D&'$% 0 3?
-T0
∆ T 33.!37 ¿
¿
U3
A . ¿ !0.3!!"223 E2 . ʎ e 2 U 3=
¿
C$0/0$5% $0%& 50 %5$5%&? A&$ )2+ 3 -T3
1.1 6.3667223 34.72"
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3
23".8"787"
V.
;$0< =&
CONCLUSIONES
$e determinó el balance de energía, obteniendo perdidas de calor en cada efecto, se obtuvo mayor p!rdida de calor en el primer efecto y en el segundo disminuyo casi a la mitad. $e determinó los coeficientes globales de transmisión de calor, siendo 2& 4&.:4:-:;4 C y 2- --&.?;44: C. $e calculó el calor en condensación que se da debido al ingreso de agua que enfría y cambia de estado el valor que ebulle del segundo efecto para así poder recircular y volver a usarse en el proceso de evaporación. VI.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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efecto
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