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