Evaporação

Douglas Pul de SousaPedro Augusto Lopes

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

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

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

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 deum evaporador

Evaporadores

Simples efeito Múltiplos efeitos Circulação natural Circulação forçada Película agitada Serpentina rotativa Película ascendente Película descendente

Tipos de evaporadores

Evaporadores de circulação natural de tubos

horizontais:

Tipo de evaporadores

Evaporadores de circulação natural de tubos

verticais:

Tipo de evaporadores

Evaporador

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

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

Múltiplos efeitos

Café solúvel Leite em pó Açúcar Celulose e papel Extrato de tomate

Aplicações

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

Circulação forçada

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

Líquidos com elevado teor de impurezas. Líquidos viscosos ou muito concentrados. Cristalização de soluções salinas.

Aplicações

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

Circulação natural

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

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

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

Obrigado!