Evaporation cas
Cours : Evaporation cas. Rechercher de 53 000+ Dissertation Gratuites et MémoiresPar mes3oud • 3 Juin 2016 • Cours • 1 236 Mots (5 Pages) • 1 135 Vues
EVAPORATION
- Introduction :
L’évaporation est parmi les principales méthodes de séparation utilisée dans l’industrie chimique pour concentrer des solutions diluées par élimination de solvant contenu dans la solution. Donc l’évaporation est un cas particulier du transfert thermique qui traite le liquide à l’état d’ébullition et l’étude liée à un évaporateur est similaire à celle d’un échangeur de chaleur.
- Facteurs influençant sur l’évaporateur
- Viscosité :
Si la solution soumise à une vaporisation est visqueuse, il arrive au cours de procédé qu’elle devient plus visqueuse posant une diminution de coefficient de transfert thermique.
Ainsi pour éviter ce genre de problème on va crier une turbulence dans le mouvement de solution, on utilise les pompes pour forcer la circulation de la solution.
- Sensibilité à la chaleur :
A des hautes températures il existe que les corps organiques peuvent se décompose donc il faut veiller que les conditions critiques de décomposition ne soit jamais atteindre.
- Le dimensionnement d’un évaporateur à simple effet à tubes horizontaux :
[pic 1]
- L’évaporation classique utilise de la vapeur d’eau comme steam qui se condense en transmettant une chaleur à la solution pour la mettre en ébullition.
- La solution est bien mélangée → la température et la composition « x » seront égales à celles de concentrât.
- Le steam entre à une température de saturation.
- 1 Kg de steam va évaporer 1 Kg de vapeur d’eau.
- Si la solution d’alimentation (A) est diluée (BPR=0) donc les propriétés de la solution sont similaires à celle de l’eau
Bilan de masse global
[pic 2]
Bilan individuel
([pic 3][pic 4]
[pic 5]
[pic 6]
Bilan de chaleur
[pic 7]
[pic 8]
Avec :
[pic 9]
[pic 10]
[pic 11]
[pic 12]
[pic 13]
[pic 14]
[pic 15]
[pic 16]
[pic 17]
Exercice :
Un évaporateur à 1 seul effet est utilisé pour concentrer 9072 Kg/hr d’une solution salée d’un (BPR=0) de 1% en masse jusqu’à 1.5% en masse.
Cette solution entre à 37.8°C sachant que la pression dans l’évaporateur est 1 atmosphère et le steam est saturé à 143.27 KPa
Dimensionner cet évaporateur, S ? A (surface d’échange) ?
Solution :
[pic 18]
Bilan de masse :
Global : [pic 19]
Indiv : [pic 20]
[pic 21]
→ V = 3024 Kg/hr
→ (d’après le tableau) → [pic 22][pic 23]
[pic 24]
?[pic 25]
/ (BPR=0) → [pic 26][pic 27]
→ 100°C[pic 28][pic 29]
[pic 30]
[pic 31]
/ (BPR=0) → [pic 32][pic 33]
[pic 34]
[pic 35]
D’après le tableau : [pic 36]
[pic 37]
[pic 38]
[pic 39]
[pic 40]
[pic 41]
Dimensionnement d’un évaporateur à triple effets :
(Co-courant) Alimentation en parallèle :
[pic 42]
T1>T2>T3
Hypothèses :
- 1 Kg de steam va évaporer 1 Kg de solvant dans le 1er effet, la vapeur formée (V1) va servir comme steam dans le deuxième effet pour former 1Kg de solvant (V2), V2 va servir comme steam dans le 3eme effet. Donc approximativement 1 Kg de steam va évaporer 3 Kg d’eau, c’est l’intérêt économique de l’évaporateur à multiple effet.
- L’alimentation (A) entre avec une température proche de la température d’ébullition.
Bilan de masse global :
1er effet : → ………………………(1)[pic 43][pic 44]
2eme effet : → ………..(2)[pic 45][pic 46]
3eme effet : →)….(3)[pic 47][pic 48]
nème effet : [pic 49]
Equations d’énergie (capacité d’un évaporateur) :
1/ Energie échangée dans le 1er effet :
[pic 50]
Avec : [pic 51]
2/ Energie échangée dans le 2ème effet :
[pic 52]
Avec : [pic 53]
3/3ème effet :
[pic 54]
Avec : [pic 55]
nème effet : [pic 56]
- : la chaleur qui a condensée le steam →elle a évaporée ()[pic 57][pic 58]
- se condense dans le 2ème effet en donnant [pic 59][pic 60]
Approximativement [pic 61]
Généralement les effets sont similaires : [pic 62]
[pic 63]
…………………………………(4)[pic 64]
(4) → , ,
[pic 65][pic 66][pic 67]
∆T dans chaque effet est inversement proportionnelle à U
[pic 68]
[pic 69]
Sont des données[pic 70]
[pic 71]
1er effet :
[pic 72]
[pic 73]
[pic 74]
[pic 75]
Capacité d’un évaporateur :
[pic 76]
=[pic 77][pic 78]
→ [pic 79][pic 80]
→ [pic 81]
On peut remplacer 1 évaporateur à multiple effets par 1 seul effet (A,U) mais avec :
[pic 82]
Les étapes de calcul :
1/ [pic 83]
2/ Bilan massique global et individuel [pic 84]
3/On calcul les ()[pic 85]
4/ Si la solution (A) est froide : une 1ère supposition s’impose sur [pic 86]
()[pic 87]
5/On calcul : [pic 88]
6/On calcul les enthalpies à partir des tables
7/Par un bilan thermique au niveau de chaque effet, on détermine [pic 89]
8/En utilisant l’équation de capacité d’énergie dans chaque effet pour déterminer [pic 90]
9/ Si les surfaces sont égaux ( les valeurs de sont correctes [pic 91][pic 92][pic 93]
Si non on calcul : [pic 94]
[pic 95]
[pic 96]
[pic 97]
Avec : [pic 98]
[pic 99]
- Allez à l’étape (05)
Exercice :
Une solution de NaOH (BPR=0) d’un débit massique de 4 Kg/s et de 10% en masse de soluté, alimente un évaporateur à triple effets à co-courant.
La solution alimente le 1er effet avec une température froide de 21°C, le concentrât final est récupéré sous une pression de 13.3 KPa et à 50% en masse.
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