Principios de Operación y Diseño de Evaporadores de Flujo Ascendente y Película Descendente
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Evaporadores de Tubos Largos con Flujo Ascendente (LTV)
Las partes esenciales de este tipo de evaporador son:
- Un cambiador de calor tubular con vapor de agua en el lado de la carcasa, y el líquido que se desea concentrar en el interior de los tubos.
- Un separador o espacio de vapor para separar el líquido arrastrado por el vapor.
- Cuando opera como una unidad de circulación, incluye una línea de recirculación para el líquido desde el separador hasta el fondo del cambiador.
El líquido y el vapor ascienden por el interior de los tubos como consecuencia de la acción de ebullición, y el líquido separado retorna al fondo de los tubos por gravedad.
Mecanismo de Operación y Transferencia de Calor
La mezcla entra por el fondo de los tubos, sobre cuya parte exterior condensa vapor de agua. Durante una corta distancia, la alimentación que entra en los tubos asciende como líquido, recibiendo calor desde el vapor de agua.
Posteriormente, se forman burbujas en el líquido al comenzar la ebullición, lo que aumenta la velocidad lineal y la velocidad de transmisión de calor. Cerca de la parte superior de los tubos, las burbujas crecen rápidamente. En esta zona, las burbujas de vapor alternan con masas de líquido que ascienden rápidamente a través de los tubos y salen a gran velocidad por la parte superior.
La mezcla de vapor y líquido que sale de los tubos entra en el separador. El diámetro del separador es mayor que el del cambiador, de tal forma que la velocidad del vapor disminuye rápidamente. Como una ayuda adicional para la eliminación de las gotitas de líquido, el vapor choca y pasa sobre un conjunto de placas deflectoras después de salir del separador.
Evaporadores de Película Descendente (Falling Film)
La concentración de materiales altamente sensibles al calor, tales como el zumo de naranja, requiere un tiempo mínimo de exposición a una superficie caliente. Esto puede conseguirse con evaporadores de película descendente de un solo paso, en los que el líquido entra por la parte superior, desciende por el interior de los tubos calentados con vapor de agua, y sale por el fondo.
El vapor procedente del líquido generalmente es arrastrado hacia abajo con el líquido y sale por el fondo de la unidad. Estos evaporadores se asemejan a largos cambiadores tubulares verticales con un separador de líquido y vapor en el fondo y un distribuidor de líquido en la parte superior.