Estudio del Régimen de Flujo y Transferencia de Calor en Evaporación Multiefecto

HERNAN OLIVERO; LIDIA MARÍA QUINZANI; MARÍA TERESA GONZALEZ

Mar del Plata

Congreso; VI Congreso Argentino de Ing. Química (CAIQ 2010); 2010

Asociación Argetina de Ing. Químicos

Los evaporadores de múltiple efecto son ampliamente utilizados en la industria alimenticia, y el software existente en la actualidad para su diseño y simulación apunta fundamentalmente a un cálculo global de los fenómenos ocurridos dentro del equipo. Se propone en este trabajo un seguimiento del fluido en forma incremental a su paso por todos los tubos y efectos del evaporador, similar al utilizado en el cálculo de intercambiadores de calor enfriados por aire en trabajos anteriores. Para tal fin, se plantean las ecuaciones de conservación de cantidad de movimiento, masa y energía, que son evaluadas en porciones de tubo de longitud discreta, siguiendo el avance del fluido de proceso. Por otra parte, como los evaporadores trabajan con flujos bifásicos, se debe prestar atención no sólo al régimen de flujo de cada fase, sino a la interacción entre ambas. Es conveniente por lo tanto ubicar el tipo de sistema bifásico que se verifica tanto dentro como fuera de los tubos, a fin de plantear la forma conveniente de las ecuaciones y utilizar las correlaciones apropiadas para el cálculo de los coeficientes de transferencia de calor. Otro aspecto a destacar, es la independencia del cálculo efectuado para cada tubo, contemplando las diferencias que pueden existir debido al diseño u otros factores. Para llevar a cabo el cálculo se ha desarrollado el software en Fortran, utilizando ecuaciones algebraicas y métodos iterativos de relajación. De esta manera, se generan matrices que almacenan distribuciones de temperatura, fracción vaporizada, propiedades termofísicas, y coeficientes locales de transferencia de calor. La corriente calefactora y la de proceso pueden circular en la misma dirección (cocorriente) o en direcciones opuestas (contracorriente) a lo largo del tren de evaporación. En una primera etapa se simuló la opción de circulación en cocorriente, siendo aceptados hasta seis evaporadores en serie.de relajación. De esta manera, se generan matrices que almacenan distribuciones de temperatura, fracción vaporizada, propiedades termofísicas, y coeficientes locales de transferencia de calor. La corriente calefactora y la de proceso pueden circular en la misma dirección (cocorriente) o en direcciones opuestas (contracorriente) a lo largo del tren de evaporación. En una primera etapa se simuló la opción de circulación en cocorriente, siendo aceptados hasta seis evaporadores en serie.