由于间歇釜式反应器是一封闭物系,如果不考虑搅拌器对反应物系所作的功,则由热量衡算方程式可导出下式:
mtCp,t=K0Ah(Tc-T)-(-HR)(-rA)VR
上式为间歇釜式反应器反应物料的温度与时间的关系式,式中
mt—反应物料质量,kg;
Cp,t—反应物料从基准温度改变到实际温度的平均热容,J/kg℃;
Tc—传热介质温度,℃;
T—反应物系温度,℃;
τ —反应时间,s
(-HR)—基准温度下反应热,J/kmol;
K0—总传热系数, J/m2s℃;即:W/m2.℃
Ah—传热面积,m2。
(1)若为等温反应, dT=0,上式变为
KAh(Tc-T)=(-HR)(-rA)VR
(2)对变温反应器,需联立下式求解
nA,o=(-rA)VR
可得反应过程的温度和转化率的关系式
=K0Ah(Tc-T)-nA,o(-HR)
(3)当反应在绝热下进行时
dT=-nAo(-HR)dxA
若Cpt可视为常数,对上式积分有
T-To=-(xA-xAo)
式中 To—反应开始时的温度,℃。