EL EVAPORADOR QUE SE ILUSTRA EN LA FIGURA SE

EL EVAPORADOR QUE SE ILUSTRA EN LA FIGURA SE
HOJA DE DATOS DEL EVAPORADOR DE COMBUSTIÓN SUMERGIDA POR

El evaporador que se ilustra en la figura se utiliza para concentrar una solucion de azucar, desde una fraccion masica de alimentación XF hasta una fraccion de masa de producto XP

El evaporador que se ilustra en la figura se utiliza para concentrar una solución de azúcar, desde una fracción másica de alimentación X_F hasta una fracción de masa de producto X_P. Como medio de calefacción se dispone de vapor saturado a 20 psia. El agua de enfriamiento entra al condensador barométrico con una temperatura T_W. Se puede suponer que la presión en el evaporador es la presión de vapor del agua a la temperatura de salida del condensador, T_C. Además, que la mezcla del contenido del evaporador es perfecta y que la temperatura de los tubos de la calandria es igual a la del vapor que se condensa, T_S. Las perdidas de calor se pueden despreciar.

El área de transferencia del evaporador es de 309.5 ft², y su capacidad es de 4.2 ft³ de solución, por ft de nivel. La capacidad calorífica de los tubos de la calandria es 154 Btu/^oF. El coeficiente de transferencia de calor es 150 Btu/h-ft²-^oF. El volumen de la solución debajo de los tubos de transferencia de calor es de 4.68 ft³.

Las válvulas de control tienen constantes de tiempo de 5 s y deben ser escogidas, acorde a cada lazo de control.

El sensor/transmisor de composición tiene una constante de tiempo de 25 s.

En estado estacionario se tiene que:

Fracción másica de la alimentación: 0.10

Temperatura de la alimentación: 90^oF

Fracción másica del producto: 0.70

Temperatura de salida del condensador: 105^oF

Temperatura de entrada del agua de enfriamiento: 90^oF

Las siguientes ecuaciones se pueden utilizar para calcular las propiedades físicas de la solución y del vapor:

Entalpía de la solución: Btu/lb

Densidad de la solución: lb/ft³

Elevación del punto de ebullición: ^oF

Donde:

x es la fracción másica de azúcar

T es la temperatura ^oF

T_R es la temperatura de referencia ^oF

La capacidad calorífica del agua líquida es 1 Btu/lb-^oF, y la del vapor de agua es de 0.46 Btu/lb oF. Se pueden suponer constantes y se utilizan para corregir el calor latente de vaporización del agua por cambios de temperatura.

La ecuación de Antoine se puede utilizar para calcular la presión de vapor del agua en función de la temperatura, y viceversa:

Donde P^o esta en mmHg y T en ^oC.

Las posibles perturbaciones son:

El flujo de vapor.
La fracción másica de la alimentación.
El flujo de agua para enfriamiento que entra al condensador.
La temperatura del agua de enfriamiento.

Se pide:

Desarrollar un modelo dinámico del evaporador.
Escoger los sensores y válvula adecuados para establecer los lazos de control que se muestran en la figura.
Simular el modelo y los lazos de control, individualmente, usando Simulink. Escoger la sintonización adecuada para lazo de control.
Elaborar un informe técnico donde se reporte el modelo desarrollado y los resultados de las simulaciones.

EL EVAPORADOR QUE SE ILUSTRA EN LA FIGURA SE

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