Evaporadores

Alessandra da Silva IzoDandarha Coutinho PigattiIauâni Zanão de Carvalho

Thayane Silva Corrente

Engenharia Química

Processo de Evaporação• A evaporação é uma operação unitária que tem por

objetivo a concentração de uma solução, pela retirada de solvente, através da ebulição da solução.

Figura

1:

Mudança

s de e

stado f

ísic

o.

[1]

Evaporadores• Um evaporador é qualquer superfície de

transferência de calor na qual o liquido volátil é vaporizado com o objetivo de remover calor de um espaço ou produto refrigerado. O produto de um evaporador é, geralmente, a solução concentrada.

Figura

2:

Esq

uem

a b

ási

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e u

m e

vapora

dor. [

2]

Classificação• Tipos de Construção: Evaporador de circulação natural,

Evaporador de circulação forçada e Evaporador de película.

• Métodos de alimentação dos líquidos• Condição de operação• Método de circulação do ar (ou líquido)

A escolha do tipo de evaporador a ser utilizado para uma determinada tarefa depende das condições e características da solução a concentrar e do produto final.

O Calor em Evaporadores• Aumentar a temperatura inicial do alimentado até

a sua temperatura de ebulição.• Fornecer a energia termodinâmica mínima para

separar o solvente do alimentado.• Vaporizar o solvente (reutilização).

Figura

3:

Calo

r. [

3]

Figura

4:

Calo

r. [

4]

Qualidade do Produto• Menor tempo de operação.• Temperatura baixa.• Qualidade dos materiais utilizados para na

construção. • Corrosão.

Equipamentos Auxiliares

Os evaporadores possuem alguns equipamentos auxiliares para que seu funcionamento seja contínuo e eficiente.• Condensadores • Bombas • Tanque vapor flash• Purgadores• Separadores de gotas • Sistema de vácuo

Figu

ra 5

: E

vapora

dor

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cic

lone [

5]

Tipos de Evaporadores• Evaporador de Convecção Natural;• Evaporador de Circulação Forçada;• Evaporador de Leito Fluidizado;• Evaporador de Película Ascendente;• Evaporador de Película Descendente;• Evaporador de Película Agitada;• Evaporador de Contra Corrente;

Evaporador de Convecção Natural• Evaporador composto por Calandra. • O produto é aquecido e sobe através dos tubos

por convecção natural e o vapor condensa pelo exterior dos tubos.

• O líquido concentrado retorna à base do recipiente através de uma seção anular central, garantindo

estabilidade e uniformidade de circulação.

Figura

6:

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]

Características Particulares• Inicio rápido e grande capacidade especifica.

Campos de Aplicação• Evaporação de produtos insensíveis a altas

temperaturas.• Para produtos que tem grande tendência de sujar.• Para produtos não newtonianos.• Podem ser usados como um alto concentrador.

Evaporadores de Circulação Forçada• Trocador de calor com aquecimento indireto.• O líquido é superaquecido a uma pressão maior

do que sua pressão normal de ebulição.• O líquido evapore instantaneamente.• A velocidade do fluxo nos tubos e a temperatura do liquido pode ser controlada.

Figura

7:

Esq

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[2]

Evaporador de Circulação ForçadaFonte: Tropical Food Machinery

Características Particulares• Períodos longos de operação.• Superfície dos trocadores de calor otimizados.

Campos de Aplicação• Líquidos com alta tendência a sujeira, altamente

viscosos.• São ótimos para serem usados com evaporadores

de cristalização para soluções salinas.

Evaporador de Leito Fluidizado• Tem o mesmo princípio dos evaporadores de

circulação forçada.

Características Particulares• Longos períodos de operação.

Campos de Aplicação• Para líquidos que tem alta tendência de sujar.• Para líquidos de baixa para média viscosidade.

Figura

9:

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eit

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izado.

[2]

Evaporadores de Película Ascendente• O liquido é alimentado no fundo do evaporador e

ferve no interior de tubos verticais. • Estes tubos se aquecem e o liquido sobe para o

topo de acordo com o principio de filme ascendente.

• O vapor e o liquido são separados no separador montado no topo.

Figu

ra 1

0:

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dente

. [2

]

Evaporador de Película AscendenteFonte: Fives Cail

Características Particulares• Alta diferença de temperatura entre a câmara de

aquecimento e a câmara de ebulição. • Alta turbulência no liquido. • Operação estável e de alto desempenho.

Campos de Aplicação• Para altas taxas de evaporação, para produtos de

alta viscosidade e que tem a tendência de sujar.• Pode ser usado como um alto concentrador de

passo único.

Evaporadores de Película Descendente• Desenvolve uma fina película de líquido dentro

dos tubos verticais que desce por gravidade.• É essencial que a superfície inteira de aquecimento do filme seja aquecida, especialmente a região de baixo que deve ser suficiente e uniformemente tocada pelo liquido.

Figu

ra 1

2:

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. [2

]

Evaporador de Película DescendenteFonte: MMC Equipamentos Industriais

Características Particulares• Melhor qualidade do produto.• Alta eficiência de energia.• Processo simples de controle e automação. • Flexibilidade de operação.

Campos de Aplicação• Locais onde se deseje produção de até 150 ton / h e

que tenha espaço disponível reduzido.• Pode ser usada com produtos sensíveis a temperatura.• Para líquidos que contenha baixa ou moderada

tendência à formação de incrustação.

Evaporador de Película Agitada• A ebulição é conseguida através de agitação

continua até a concentração final exigida.• A configuração cilíndrica do sistema produz

menores áreas de transmissão de calor por unidade de volume de produto.

Figura

14

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de P

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]

Evaporador de Película AgitadaFonte: Fatep

Características Particulares• Baixa taxa de evaporação.

Campos de Aplicação• Para produtos, polpas e pastas altamente

viscosos.• Pode ser utilizado como um alto concentrador do

pré-evaporador operando continuamente.

Evaporador de Contra Corrente• Como é um evaporador de filme descendente, o

liquido é alimentado pelo topo e distribuído nos tubos do evaporador, mas o vapor flui para o topo em contracorrente ao liquido.

Figura

16

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de

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ente

. [2

]

Características Particulares• Destilação parcial

Campos de Aplicação• Este tipo de evaporador projetado para casos

especiais, é usado para aumentar a transferência de massa entre liquido e vapor.

Evaporadores de Múltiplo Efeito• Conjunto de dois ou mais evaporadores• O vapor produzido em um efeito do evaporador

serve como meio de aquecimento para o seguinte efeito e assim sucessivamente até o último efeito.

Características particulares• Economia de vapor gasto.

Campos de Aplicação• Para concentrar um composto diluído.

VMP

-0,85 kgf/Cm²

-0,63 kgf/Cm²-0,40 kgf/Cm²-0,25 kgf/Cm²-0,1 kgf/Cm²

64 oC

85 oC 74 oC99 oC118 oC

VBP – 130-140oC

0,8 kgf/Cm²

LP 15%

L 70%

-0,03 kgf/Cm² -0,43 kgf/Cm² -0,64 kgf/Cm²

-0,77 kgf/Cm²

27%24%31%43%L 15%

Condensado primárioCondensadoSecundário

32 oC

45 oC

Referências• 01 - Fernando Lucas Ferreira Souto http://fernandolucasferreirasouto.blogspot.com.br/2010/10/tipos-de-vaporizacao-evaporacao-na-e.html• 02 - Ebah http://www.ebah.com.br/content/ABAAAACkkAI/evaporadores• 03 - http://4.bp.blogspot.com/_h0rgbaUYKco/TPzVnlkgqoI/AAAAAAAABLc/HcfJqzrFq20/

s1600/calor.jpg• 04 -

http://3.bp.blogspot.com/-ooIK5H5uK7g/TgMKyQK0QcI/AAAAAAAAHBg/aalz4QPy9XU/s320/calor.JPG

• 05 - http://www.hrs-heatexchangers.com/images/applications/evaporation/en-forced-recirculation.gif

• 06 – Tropical Food Machinery http://www.tropicalfood.com.br/pt/novidades.asp?ID=8• 07 - MMC Equipamentos Industriais http://www.mmc-equipamentos.com.br/evaporadores.htm• 08 – Fives Cail www.fivesgroup.com• 09 - Profa. Elienae S. Gomes Engenheira de Alimentos• 10 – ARAUJO, Everaldo Cesar da Costa. Evaporadores – São Carlos : EdUFSCar, 2002..

87p.• 11- PERRY, R.H. & CHILTON, C.H. Manual de Engenharia Química, 5ª edição. Ed.

Guanabara Dois S.A., Rio de Janeiro, 1980. p. 12-26, 8-46, 12-17 a 12-25, 8-45, 11-110 a 11-121

• 12- FOUST, A. S. et al. Princípios das Operações Unitárias. Ed. Guanabara,1982. p. 286