O documento discute os processos e equipamentos de evaporação. A evaporação é o processo pelo qual um líquido é aquecido até virar vapor, concentrando soluções. Há vários tipos de evaporadores, incluindo de simples efeito, múltiplos efeitos, circulação natural e forçada. A seleção do evaporador deve considerar fatores como características do produto e ocorrência de cristalização.
2.
A evaporação é um fenômeno no
qual átomos ou moléculas no estado líquido (ou sólido,
se a substância sublima) ganham energia suficiente para
passar ao estado gasoso.
A evaporação é a operação de se concentrar uma
solução mediante a eliminação do solvente por ebulição
(McCabe, 1982). Assim se reduz o volume e o peso do
produto.
A grande maioria dos processos de evaporação utilizam
água como solvente.
Evaporação
3.
Qualquer sistema que permita fornecer calor ao líquido a
evaporar pode ser usado para realizar a evaporação.
O fornecimento de calor para se realizar a evaporação
pode ser fornecido por um gás quente que é introduzido
sobre a superfície livre do líquido, ou através das paredes
de contato com o líquido do próprio recipiente ou de
tubagem de aquecimento.
Em qualquer dos casos, há vantagem em que a
superfície de contato seja tão grande quanto possível.
Evaporação
4.
OBJETIVOS:
Concentrar uma solução consistente de um soluto não
volátil e um solvente volátil, ou seja, concentrar pela
evaporação do solvente.
Produção de vapor para produção de energia.
Provocar arrefecimento através da vaporização
(resfriamento)
Aumentar a estabilidade do produto reduzindo a atividade
provocada pela água, caso ela seja o solvente.
APLICAÇÔES: concentração de sucos de frutas, do
caldo de cana para posterior obtenção do açúcar,
obtenção de água potável a partir da água do mar.
Evaporação
5.
Basicamente um evaporador consiste num trocador de calor para
aquecer a solução à ebulição e um separador do vapor formado
pela fase líquida em ebulição. O produto de um evaporador é
geralmente uma solução concentrada.
Esquema
simplificado de
um evaporador
Evaporadores
6.
Simples efeito
Múltiplos efeitos
Circulação natural
Circulação forçada
Película agitada
Serpentina rotativa
Película ascendente
Película descendente
Tipos de evaporadores
7.
Evaporadores de circulação natural de tubos
horizontais:
Tipo de evaporadores
8.
Evaporadores de circulação natural de tubos
verticais:
Tipo de evaporadores
10.
A evaporação por simples
efeito é um processo em
que se utiliza apenas um
evaporador. É importante
no entendimento dos
equipamentos de
evaporação, mas na prática
não é muito usado por
gastar muita energia.
o vapor procedente do
líquido em ebulição é
condensado e descartado.
Simples efeito
11.
O calor do vapor liberado no primeiro evaporador é usado
para o aquecimento da alimentação do segundo
evaporador. E o calor do segundo é utilizado no terceiro e
assim sucessivamente. As temperaturas e as pressões
vão diminuindo de um para outro.
Vantagem em relação ao de simples efeito: os efeitos
adicionais do evaporador removem mais água por
unidade de vapor fornecida e melhoram a eficiência do
sistema.
Vantagem: a economia de vapor gasto por quilo de água
evaporada.
Múltiplos efeitos
13.
Café solúvel
Leite em pó
Açúcar
Celulose e papel
Extrato de tomate
Aplicações
14.
Consta de um trocador de calor com aquecimento
indireto, onde o líquido circula em elevadas
velocidades, devido à presença de bombas de fluxo
axial. Devido à elevada carga hidrostática da parte
superior dos tubos, qualquer possibilidade de
ebulição do líquido é desprezada. O líquido que
entra no evaporador se evapora instantâneamente,
devido à diferença de pressão entre a parte interior e
exterior do tubo. Possui os menores custos de
fabricação e operação.
Circulação forçada
16.
Períodos longos de operação – a
bulição/evaporação não pode acontecer na
superfície de aquecimento e sim no separador.
Sujeiras devidas incrustação e precipitação na
calandria são então minimizadas.
Evaporadores de circulação forçada são ótimos para
serem usados com evaporadores de cristalização
para soluções salinas.
Circulação forçada
17.
Líquidos com elevado teor de impurezas.
Líquidos viscosos ou muito concentrados.
Cristalização de soluções salinas.
Aplicações
18.
O líquido a ser concentrado é alimentado pelo fundo ou
centro.
Sobe para o topo pelos tubos de aquecimento devido a
correntes de convecção.
Devido ao aquecimento externo dos tubos, o filme líquido
dentro das paredes do tubo inicia a ebulição libertando o
vapor.
O líquido é separado do vapor pelo separador.
Inicio rápido e grande capacidade especifica – o
conteúdo de liquido no evaporador é baixo devido aos
tubos de aquecimento serem curtos e de pequenos
diâmetros.
Circulação natural
20.
Aplicações:
Produtos insensíveis a altas
temperaturas.
Produtos que tem alta
tendência para sujar.
Produtos viscosos onde a
viscosidade aparente pode ser
reduzida a altas velocidades.
Evaporar água de glicerina
Circulação natural
21.
A configuração cilíndrica do sistema produz menores
áreas de transmissão de calor por unidade de
volume de produto, sendo necessária a utilização de
vapor à alta pressão, como meio de aquecimento
com o objetivo de conseguir elevadas temperaturas
na parede e velocidades de evaporação razoáveis. A
grande desvantagem deste sistema são os custos
de fabricação e manutenção, assim como a baixa
capacidade de processamento.
Película agitada
22.
Além de ser necessário uma boa transferência de calor,
a seleção do melhor tipo de evaporador para uma
determinada situação deve levar em consideração:
Característica da alimentação e do produto.
Ocorrência de cristalização.
Qualidade do produto a obter.
Formação de depósito.
Corrosão.
Formação de espuma.
Conclusões