《北学反应工程》教橐 第三章想反应 1分芤式操作的究全混合反应踞 应用冷却盘管更为有利,此时可以藉提高冷却介质在盘管内流速来增大传 热系数 由于反应器内物料具有相同的温度,可就整个反应器进行热量衡算: [板书] 单位时间内由)(单位时间内)(反应器内热 环境传给反应+由于反应的=量的积累速 器的热量 U(Tm-7)-△H1、(-r4y d(CreTe) 说明] 1.热容:C:J.K-1。若物质的量是1kg,则比热容的量纲为 K-1·Kg-1:对于1mol物质Cn的量纲为:JK-1·mol-l 2.焓:MH-,U+p,等压条件下,MH=Qp,体系在等压条 件下所吸收的热量全部用以使焓增加,MH=Qp=[cpdr。 ua(t-T)+(-AH, X-rAv=d(CrpTv) (3-1-5) 式中:U为总括传热系数,J/m2h°C或J/m2h°… A为传热面积; Cv表示反应流体的定容比热,MU=Q=Jc1d,其量纲为 JK-.Kg-1或J p表示反应流体的密度 △H为反应的焓变,量纲为J/ml Tn为冷却(或加热)介质的温度 对于恒容过程,根据式(3-1-2) rA dt (-r)=Co=4 把上式代入式(3-1-5)可得: U4(Tm-7)+(-△HXCA0d dxa CrVaT dx 式中:β (-△HC 讲解分析] 式(3-1-5)或(3-1-6)即为变温操作热量衡篁式,通常又称操作方程。 如果物料的定容比热Cr随温度的变化比较明显时则需采用平均值 在此场合为了确定反应所需的时间,必需将式(3-1-4)和式(3-1-6)联 立求解。通常需用数值法求解。 作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系 第6页共13页《化学反应工程》教案 第三章 理想反应器 3.1 分批式操作的完全混合反应器 ［板 书］ ［说 明］ ［讲解分析］ 应用冷却盘管更为有利，此时可以藉提高冷却介质在盘管内流速来增大传 热系数。 由于反应器内物料具有相同的温度，可就整个反应器进行热量衡算：         =        +        率 量的积累速 反应器内热 放热量 由于反应的 单位时间内 器的热量 环境传给反应 单位时间内由 UA(Tm −T ) − ∆H r (− rA )V ( ) dt d CV ρTV １．热容： ： 。若物质的量是 1kg，则比热容的量纲为： ；对于 1mol 物质 的量纲为： 。 C −1 J ⋅K −1 −1 J ⋅K ⋅Kg Cm −1 −1 J ⋅K ⋅mol ２．焓： ∆H →def  U + pV ，等压条件下， ∆H = QP ，体系在等压条 件下所吸收的热量全部用以使焓增加， ∆H = QP = ∫ CP dT 。 ( ) ( )( ) ( ) dt d C TV UA T T H r V V m r A ρ − + − ∆ − = （3-1-5） 式中：U 为总括传热系数， J m 2 ⋅ h⋅ ο C 或 J m 2 ⋅ h⋅ ο Ｋ L； A 为传热面积； C V 表示反应流体的定容比热， ，其量纲为 或 等； U QV CV dT ∫ ∆ = = −1 −1 J ⋅K ⋅Kg −1 −1 J ⋅K ⋅mol ρ 表示反应流体的密度； ∆H r 为反应的焓变，量纲为 J / mol ； Tm 为冷却(或加热)介质的温度。 对于恒容过程，根据式(3-1-2)： ( r )V dt dx n A A A0 = − （3-1-2） 有： ( ) dt dx r C A − A = A0 把上式代入式（3-1-5）可得： ( ) ( ) dt C V dT V dt dx UA T T H C A V m r A ρ =         − + − ∆ 0 即： (T T C V UA dt dx dt dT m V A = + − ρ β ) （3-1-6） 式中： ( ) V r A C H C ρ β − ∆ 0 = 式(3-1-5)或(3-1-6)即为变温操作热量衡算式，通常又称操作方程。 如果物料的定容比热CV 随温度的变化比较明显时则需采用平均值。 在此场合为了确定反应所需的时间，必需将式(3-1-4)和式(3-1-6)联 立求解。通常需用数值法求解。 作者：傅杨武 重庆三峡学院化学工程系 第 6 页 共 13 页