由于間歇釜式反應器是一封閉物系,如果不考慮攪拌器對反應物系所作的功,則由熱量衡算方程式可導出下式:
mtCp,t=K0Ah(Tc-T)-(-HR)(-rA)VR
上式為間歇釜式反應器反應物料的溫度與時(shí)間的關(guān)系式,式中
mt—反應物料質(zhì)量,kg;
Cp,t—反應物料從基準溫度改變到實(shí)際溫度的平均熱容,J/kg℃;
Tc—傳熱介質(zhì)溫度,℃;
T—反應物系溫度,℃;
τ —反應時(shí)間,s
(-HR)—基準溫度下反應熱,J/kmol;
K0—總傳熱系數, J/m2s℃;即:W/m2.℃
Ah—傳熱面積,m2。
(1)若為等溫反應, dT=0,上式變?yōu)?
KAh(Tc-T)=(-HR)(-rA)VR
(2)對變溫反應器,需聯(lián)立下式求解
nA,o=(-rA)VR
可得反應過(guò)程的溫度和轉化率的關(guān)系式
=K0Ah(Tc-T)-nA,o(-HR)
(3)當反應在絕熱下進(jìn)行時(shí)
dT=-nAo(-HR)dxA
若Cpt可視為常數,對上式積分有
T-To=-(xA-xAo)
式中 To—反應開(kāi)始時(shí)的溫度,℃。