Calculos-evaporadores.xls
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- Words: 1,208
- Pages: 17
50
psi
Diametro del Tanque
0.51
cm
F (Lb/h)
Temperatura sol. Diluida
22.5
ºC
V (mm/s)
Concentracion inicial
5
ºBrix
S (L/h)
Temp. de Referencia
20
ºC
E (L/h)
Presion de Trabajo
P (Lb/h)
Vapor Corrida
Tiempo (s)
Tiempo (h)
H (m)
S (L/h)
Temp ent.(0C)
1
22.5
0.006
0.005
163.426
147
2
47
0.013
0.01
156.472
148
3
51
0.014
0.01
144.199
148
CALOR ESPECIFICO DE LAS SOLUCIONES AZUCARADAS Corrida
ºBrix
Sol. Diluida 1 2 3
5 6 7 8
Ce BTU/Lb.ºF
0.9722 0.9668 0.9614 0.956
Corrida
P (lb/h)
F (lb/h)
1 2 3
112.060 104.584 111.718
350 350 350
Densidad
1.02 1.0241 1.0282 1.0323
Corrida
Tiempo (s)
H (m)
S (L/h)
1 2 3
22.5
0.005
163.426
47
0.01
156.472
51
0.01
144.199
Condensado Corrida
Tiempo (s)
Vol (mL)
E (L/h)
1
2.82
91
116.170
2
1.95
58
107.077
3
2.65
95
129.057
CALCULO DE S (Lb/h) P
50
psi
Tenemos: r55 (psia)
H2O cond. =
2.1076
Lb/L
Concentrado T (ºC) 85.5 87.5 88
P (Lb/h) F (Lb/h)
Flujo Masico de S Flujo Masico de S
S (L/h) E (L/h)
Caudal de H2O V Caudal de Solvent
Q (ml) 300 280 340
CUADRO DE DAT Corrida 1 2 3 Donde: T2 (ºC) T3 (ºC)
Calculo de S (lb/h) Corrida
S (L/h)
S (Lb/h)
1
163.426
344.437
2
156.472
329.780
3
144.199
303.915 CALCULO DE E (Lb/h)
Corrida
T3 (ºC)
Dens (Lb/L)
E (L/h)
E (Lb/h)
1
77
2.146
116.1702
2.49E+02
2
80
2.142
107.0769
229.35971065
3
86
2.133
129.0566
275.33928457
l
P (Lb/h)
Flujo Masico de Solucion Concentrada
F (Lb/h)
Flujo Masico de Solucion Diluida
S (L/h) E (L/h)
Caudal de H2O Vapor Saturado Caudal de Solvente Condesado
Flujo Masico de Solucion Concentrada Flujo Masico de Solucion Diluida Velocidad del Vapor Saturado Caudal de H2O Vapor Saturado
Datos de la experiencia
Caudal de Solvente Condesado Para hallar S
Diametro de Tanke Area
0.51 0.204
P (Lb/h) F (Lb/h)
Flujo Masico de Solucion Concentrada Flujo Masico de Solucion Diluida
S (L/h) E (L/h)
Caudal de H2O Vapor Saturado Caudal de Solvente Condesado t (s) 9.87 9.91 11.31
ml/s 30.40 28.25 30.06
m m^2
P (lb/h) 112.060 104.584 111.718
CUADRO DE DATOS S (L/h)
P (Lb/h)
F (Lb/h)
E (L/h)
163.426
112.060
350
116.170
156.472
104.584
350
107.077
144.199
111.718
350
129.057
Temperatura de Solucion Concentrada Temperatura del Vapor del Solvente
Balance de Masa E = EL + EV
F=P+E Donde : EL CUADRO FINAL
EV
Flujo de Vapor condensado de Solvente Flujo de Vapor no condensado de Solvente
Corrida
P (Lb/h)
EL (Lb/h)
F (Lb/h)
S (Lb/h)
EV (Lb/h)
1
112.060
249.314
350
344.437
-11.374
2
104.584
229.360
350
329.780
16.056
3
111.718
275.339
350
303.915
-37.058
Balance de Energía CALOR CEDIDO POR EL VAPOR SATURADO
QS S H C H V S l Donde : Hc:
Entalpia del Condensado a la Presion de Trabajo
Hv:
Entalpia de Vapor a al Presion de Trabajo
Presion Absoluta
l
50
psi
929.215 BTU/Lb
TABLAS DE VAPOR
Corrida
S (Lb/h)
1
344.437
2
329.780
3
303.915
CALOR ABSORBIDA POR LA SOLUCION DILUIDA
Q = E x HV + P x H
Donde : Hv HF
Entalpia de Vapor a a la Presión de Trabajo
H
Entalpia de la Solucion Condentrada
Entalpia de la Solucion Diluida
CALCULO DE HF
H F TF TR Ce Donde : TF (°F)
72.5
TR (°F)
68
Corrida
HF
diluida
4.375
CALCULO DE HEL
Temperatura de la Solucion Diluida Temperatura de Referencia
BTU/Lb
22.5 20
De tablas de Liquido Saturado a T3 (°F) T3 (°F) HEL (BTU/Lb) Corrida 1 2 3
150.8 152.6 154.4
87.3 96.29 95.4
CALCULO DE HEV De tablas de Vapor Saturado a T3 (°F) T3 (°F) HwV (BTU/Lb) Corrida 1 2 3
119.3 128.3 127.4
1112.91 1116.71 1116.33
CALCULO DE HP
H
P
T 2 T R Ce
Donde: TR (°F) T2 (ºF)
Temperatura de Referencia
20ºC
Temperatura de Solucion Concentrada
Corrida
T2 (ºF)
HP (BTU/Lb)
TR (°F)
1
179.6
107.895
2
177.8
105.562
3
178.34
105.485
68 68 68
T (ºc) 85.5 87.5 88
HEL (KJ/Kg)
T (ºc) 85.5 87.5 88
HWV (KJ/Kg)
272.03 272.03 272.03
2618.2 2618.2 2618.2
Qs (BTU/h) 320055.67 306436.28 282402.06
= E x H V + P x H P - F x HF
ºC ºC
T3 (°F) 185.9 189.5 190.4 KJ/Kg 2649.339
HV
T3 (°F) 185.9 189.5 190.4
BTU/Lb 1162.137
CALOR ABSORBIDA POR LA SOLUCION DILUIDA
Q = E x HV + P x HP - F x H F
E=E
Corrida
E (Lb/h)
HV (BTU/Lb)
P (Lb/h)
HP (BTU/Lb)
F (Lb/h)
1
237.940
1162.137
112.060
107.895
350
2
245.416
1162.137
104.584
105.562
350
3
238.282
1162.137
111.718
105.485
350
CALOR PERDIDO POR RADIACION Y CONVECCION
Qs Q QPerdido QPerdido Qs Q Corrida
Q perdido (BTU/h)
1
32976.8
2
11720.2
3
-4767.3
CAIDA APARENTE DE TEMPERATURA T solucion diluida =
22.5 ºC =
72.5 º F
T solucion concentrada =
85.5 ºC =
185.9 º F
87.5 ºC =
189.5 º F
88 ºC =
190.4 º F
Ts es la temperatura de vapor saturado a la presion de 50 psia De tablas Ts =
284 º F DT =
147.61 º F
64.228 º C
145.23 º F
62.905 º C
144.63 º F
62.571 º C
COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA GLOBAL
QS A DT
U Donde : U
Coeficiente Global de Transferencia de Calor
Qs
Calor cedido por el vapor
N
Numero de tubos
D
Diametro del tubo (ft)
L
Longuitud de los tubos (ft)
A
Area Lateral de los tubos
12 0.0625 7.67
A N D L A=
18.072
ft^2
ΔT ( ° F )
Corrida
Q (BTU/h)
1
287078.877
147.61
107.616
2
294716.129
145.23
112.291
3
287169.325
144.63
109.870
GRAFICAR Qs vs F
U (BTU/h.ft2.°F)
344.4367050432 287078.877 329.7798239775 294716.129 303.914739744 287169.325
ECONOMIA DEL EVAPORADOR
Economia de vapor
147.61 145.23 144.63
( F P) S
107.616 112.291 109.870
Economia de vapor Eco. Vapor =
( F P) S
0.6908 kg de agua evaporada/kg de vapor 0.7442 kg de agua evaporada/kg de vapor 0.7840 kg de agua evaporada/kg de vapor
E = EL + EV HF (BTU/Lb)
Q (BTU/h)
4.375
287078.877
4.375
294716.129
4.375
287169.325
(1 corrida) (2 corrida) (3 corrida)
DT
(TS TSD ) (TS TSC ) T T Ln S SD TS TSC
Donde : (1 corrida) (2 corrida) (3 corrida)
TS :Temperatura de saturacion del vapor. TSD :Temperatura dela solucion diluida. TSC :Temperatura dela solucion concentrada.
U vs dT 113.000 112.000
U
111.000
R² = 0.5494841922
110.000 109.000 108.000 107.000 106.000 105.000 144.00
144.50
145.00
145.50
146.00
146.50
147.00
147.50
148.00
dT
Q (BTU / h)
Q vs S 296000.000 294000.000 292000.000 290000.000 288000.000 286000.000 284000.000 282000.000 300
305
310
315
320
325 S (lb/h)
330
335
340
345
350
0
147.00
335
147.50
340
345
148.00
350
P (Lb/h) F (Lb/h) S (L/h) E (L/h)
Flujo Masico de Solucion Conce Flujo Masico de Solucion Diluid Caudal de H2O Vapor Saturado Caudal de Solvente Condesado
ico de Solucion Concentrada ico de Solucion Diluida H2O Vapor Saturado Solvente Condesado
psi
Diametro del Tanque
0.51
cm
F (Lb/h)
Temperatura sol. Diluida
22.5
ºC
V (mm/s)
Concentracion inicial
5
ºBrix
S (L/h)
Temp. de Referencia
20
ºC
E (L/h)
Presion de Trabajo
P (Lb/h)
Vapor Corrida
Tiempo (s)
Tiempo (h)
H (m)
S (L/h)
Temp ent.(0C)
1
22.5
0.006
0.005
163.426
147
2
47
0.013
0.01
156.472
148
3
51
0.014
0.01
144.199
148
CALOR ESPECIFICO DE LAS SOLUCIONES AZUCARADAS Corrida
ºBrix
Sol. Diluida 1 2 3
5 6 7 8
Ce BTU/Lb.ºF
0.9722 0.9668 0.9614 0.956
Corrida
P (lb/h)
F (lb/h)
1 2 3
112.060 104.584 111.718
350 350 350
Densidad
1.02 1.0241 1.0282 1.0323
Corrida
Tiempo (s)
H (m)
S (L/h)
1 2 3
22.5
0.005
163.426
47
0.01
156.472
51
0.01
144.199
Condensado Corrida
Tiempo (s)
Vol (mL)
E (L/h)
1
2.82
91
116.170
2
1.95
58
107.077
3
2.65
95
129.057
CALCULO DE S (Lb/h) P
50
psi
Tenemos: r55 (psia)
H2O cond. =
2.1076
Lb/L
Concentrado T (ºC) 85.5 87.5 88
P (Lb/h) F (Lb/h)
Flujo Masico de S Flujo Masico de S
S (L/h) E (L/h)
Caudal de H2O V Caudal de Solvent
Q (ml) 300 280 340
CUADRO DE DAT Corrida 1 2 3 Donde: T2 (ºC) T3 (ºC)
Calculo de S (lb/h) Corrida
S (L/h)
S (Lb/h)
1
163.426
344.437
2
156.472
329.780
3
144.199
303.915 CALCULO DE E (Lb/h)
Corrida
T3 (ºC)
Dens (Lb/L)
E (L/h)
E (Lb/h)
1
77
2.146
116.1702
2.49E+02
2
80
2.142
107.0769
229.35971065
3
86
2.133
129.0566
275.33928457
l
P (Lb/h)
Flujo Masico de Solucion Concentrada
F (Lb/h)
Flujo Masico de Solucion Diluida
S (L/h) E (L/h)
Caudal de H2O Vapor Saturado Caudal de Solvente Condesado
Flujo Masico de Solucion Concentrada Flujo Masico de Solucion Diluida Velocidad del Vapor Saturado Caudal de H2O Vapor Saturado
Datos de la experiencia
Caudal de Solvente Condesado Para hallar S
Diametro de Tanke Area
0.51 0.204
P (Lb/h) F (Lb/h)
Flujo Masico de Solucion Concentrada Flujo Masico de Solucion Diluida
S (L/h) E (L/h)
Caudal de H2O Vapor Saturado Caudal de Solvente Condesado t (s) 9.87 9.91 11.31
ml/s 30.40 28.25 30.06
m m^2
P (lb/h) 112.060 104.584 111.718
CUADRO DE DATOS S (L/h)
P (Lb/h)
F (Lb/h)
E (L/h)
163.426
112.060
350
116.170
156.472
104.584
350
107.077
144.199
111.718
350
129.057
Temperatura de Solucion Concentrada Temperatura del Vapor del Solvente
Balance de Masa E = EL + EV
F=P+E Donde : EL CUADRO FINAL
EV
Flujo de Vapor condensado de Solvente Flujo de Vapor no condensado de Solvente
Corrida
P (Lb/h)
EL (Lb/h)
F (Lb/h)
S (Lb/h)
EV (Lb/h)
1
112.060
249.314
350
344.437
-11.374
2
104.584
229.360
350
329.780
16.056
3
111.718
275.339
350
303.915
-37.058
Balance de Energía CALOR CEDIDO POR EL VAPOR SATURADO
QS S H C H V S l Donde : Hc:
Entalpia del Condensado a la Presion de Trabajo
Hv:
Entalpia de Vapor a al Presion de Trabajo
Presion Absoluta
l
50
psi
929.215 BTU/Lb
TABLAS DE VAPOR
Corrida
S (Lb/h)
1
344.437
2
329.780
3
303.915
CALOR ABSORBIDA POR LA SOLUCION DILUIDA
Q = E x HV + P x H
Donde : Hv HF
Entalpia de Vapor a a la Presión de Trabajo
H
Entalpia de la Solucion Condentrada
Entalpia de la Solucion Diluida
CALCULO DE HF
H F TF TR Ce Donde : TF (°F)
72.5
TR (°F)
68
Corrida
HF
diluida
4.375
CALCULO DE HEL
Temperatura de la Solucion Diluida Temperatura de Referencia
BTU/Lb
22.5 20
De tablas de Liquido Saturado a T3 (°F) T3 (°F) HEL (BTU/Lb) Corrida 1 2 3
150.8 152.6 154.4
87.3 96.29 95.4
CALCULO DE HEV De tablas de Vapor Saturado a T3 (°F) T3 (°F) HwV (BTU/Lb) Corrida 1 2 3
119.3 128.3 127.4
1112.91 1116.71 1116.33
CALCULO DE HP
H
P
T 2 T R Ce
Donde: TR (°F) T2 (ºF)
Temperatura de Referencia
20ºC
Temperatura de Solucion Concentrada
Corrida
T2 (ºF)
HP (BTU/Lb)
TR (°F)
1
179.6
107.895
2
177.8
105.562
3
178.34
105.485
68 68 68
T (ºc) 85.5 87.5 88
HEL (KJ/Kg)
T (ºc) 85.5 87.5 88
HWV (KJ/Kg)
272.03 272.03 272.03
2618.2 2618.2 2618.2
Qs (BTU/h) 320055.67 306436.28 282402.06
= E x H V + P x H P - F x HF
ºC ºC
T3 (°F) 185.9 189.5 190.4 KJ/Kg 2649.339
HV
T3 (°F) 185.9 189.5 190.4
BTU/Lb 1162.137
CALOR ABSORBIDA POR LA SOLUCION DILUIDA
Q = E x HV + P x HP - F x H F
E=E
Corrida
E (Lb/h)
HV (BTU/Lb)
P (Lb/h)
HP (BTU/Lb)
F (Lb/h)
1
237.940
1162.137
112.060
107.895
350
2
245.416
1162.137
104.584
105.562
350
3
238.282
1162.137
111.718
105.485
350
CALOR PERDIDO POR RADIACION Y CONVECCION
Qs Q QPerdido QPerdido Qs Q Corrida
Q perdido (BTU/h)
1
32976.8
2
11720.2
3
-4767.3
CAIDA APARENTE DE TEMPERATURA T solucion diluida =
22.5 ºC =
72.5 º F
T solucion concentrada =
85.5 ºC =
185.9 º F
87.5 ºC =
189.5 º F
88 ºC =
190.4 º F
Ts es la temperatura de vapor saturado a la presion de 50 psia De tablas Ts =
284 º F DT =
147.61 º F
64.228 º C
145.23 º F
62.905 º C
144.63 º F
62.571 º C
COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA GLOBAL
QS A DT
U Donde : U
Coeficiente Global de Transferencia de Calor
Qs
Calor cedido por el vapor
N
Numero de tubos
D
Diametro del tubo (ft)
L
Longuitud de los tubos (ft)
A
Area Lateral de los tubos
12 0.0625 7.67
A N D L A=
18.072
ft^2
ΔT ( ° F )
Corrida
Q (BTU/h)
1
287078.877
147.61
107.616
2
294716.129
145.23
112.291
3
287169.325
144.63
109.870
GRAFICAR Qs vs F
U (BTU/h.ft2.°F)
344.4367050432 287078.877 329.7798239775 294716.129 303.914739744 287169.325
ECONOMIA DEL EVAPORADOR
Economia de vapor
147.61 145.23 144.63
( F P) S
107.616 112.291 109.870
Economia de vapor Eco. Vapor =
( F P) S
0.6908 kg de agua evaporada/kg de vapor 0.7442 kg de agua evaporada/kg de vapor 0.7840 kg de agua evaporada/kg de vapor
E = EL + EV HF (BTU/Lb)
Q (BTU/h)
4.375
287078.877
4.375
294716.129
4.375
287169.325
(1 corrida) (2 corrida) (3 corrida)
DT
(TS TSD ) (TS TSC ) T T Ln S SD TS TSC
Donde : (1 corrida) (2 corrida) (3 corrida)
TS :Temperatura de saturacion del vapor. TSD :Temperatura dela solucion diluida. TSC :Temperatura dela solucion concentrada.
U vs dT 113.000 112.000
U
111.000
R² = 0.5494841922
110.000 109.000 108.000 107.000 106.000 105.000 144.00
144.50
145.00
145.50
146.00
146.50
147.00
147.50
148.00
dT
Q (BTU / h)
Q vs S 296000.000 294000.000 292000.000 290000.000 288000.000 286000.000 284000.000 282000.000 300
305
310
315
320
325 S (lb/h)
330
335
340
345
350
0
147.00
335
147.50
340
345
148.00
350
P (Lb/h) F (Lb/h) S (L/h) E (L/h)
Flujo Masico de Solucion Conce Flujo Masico de Solucion Diluid Caudal de H2O Vapor Saturado Caudal de Solvente Condesado
ico de Solucion Concentrada ico de Solucion Diluida H2O Vapor Saturado Solvente Condesado
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