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Silvana Cavella » 22.Concentrazione per evaporazione: dimensionamento di un evaporatore


Metodi per migliorare l’efficienza di un evaporatore

Evaporatore con preriscaldamento dell’alimentazione

  • Dal punto di vista ingegneristico tra gli obiettivi principali da raggiungere c’è quello di risparmiare vapore, a parità di capacità evaporativa.
  • Sono state messe a punto diverse soluzioni per recuperare l’energia del vapore allontanato durante la stessa operazione di concentrazione.
  • Se si considera che parte dell’energia da fornire serve a portare l’alimentazione dalla sua temperatura iniziale a quella di ebollizione, l’evaporatore singolo con preriscaldamento presenta già una più alta efficienza.

Metodi per migliorare l’efficienza di un evaporatore

Evaporatori a multiplo effetto

  • L’energia del vapore in uscita da un evaporatore può essere parzialmente recuperata se esso è utilizzato come fluido caldo in un altro evaporatore (effetto) operante a pressione più bassa, quindi, temperatura di ebollizione più bassa.
  • Questo è il principio di funzionamento degli evaporatori a multiplo effetto.
  • Gli evaporatori a multiplo effetto possono lavorare in equicorrente o in controcorrente (“La concentrazione” in ‘Materiali di supporto); il vapore è inviato solo al primo effetto.

Dimensionamento e performance di un evaporatore a multiplo effetto

Modellazione matematica

  • La modellazione matematica di un evaporatore a multiplo effetto consiste nello scrivere bilanci di materia, totali e parziali, bilanci entalpici e l’equazione degli scambiatori per ciascun effetto.
  • In funzione del numero degli effetti e del tipo di funzionamento dell’evaporatore si ottiene un sistema di equazioni, nel caso di tre effetti si ottiene un sistema di dieci equazioni.

Dimensionamento e performance di un evaporatore a multiplo effetto

Procedura di calcolo per tentativi

  • In un evaporatore multiplo possono essere fissate la pressione dell’ultimo effetto e la temperatura del vapore di riscaldamento al primo effetto.
  • Le condizioni operative del primo effetto e di quelli intermedi sono determinate dai bilanci entalpici.
  • La soluzione del modello matematico di un evaporatore multiplo è ottenuta con una procedura di calcolo per tentativi, partendo dall’ipotesi che il flusso termico in ciascun effetto è uguale come sono uguali le aree di scambio termico. (“Procedura di calcolo per tentativi” in ‘Materiali di supporto’)

Considerazioni conclusive

Evaporatori a multiplo effetto

Numero ottimale di effetti

  • Quando si decide di utilizzare un evaporatore a multiplo effetto, il numero ottimale di effetti è stabilito facendo un bilancio tra i costi di investimento iniziale e i costi di funzionamento.
  • I costi di funzionamento comprendono i costi di produzione del vapore, costi energetici, e i costi di manutenzione.

Prossima lezione

Presentazione e risoluzione di problemi relativi alla concentrazione per evaporazione

Il miglioramento dell’efficienza di un evaporatore, in caso di utilizzo di:

  • evaporatore a singolo effetto, con preriscaldamento dell’alimentazione;
  • evaporatore a multiplo effetto.

Le lezioni del Corso

I materiali di supporto della lezione

La concentrazione

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