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       一般情況下反應(yīng)器的操作溫度是無法預(yù)先知道，而要通過計(jì)算求得的。況且在反應(yīng)器內(nèi)所控制的溫度變化范圍較大。這些就是接下來所要討論的課題。

       最重要的熱效應(yīng)發(fā)生在放熱反應(yīng)過程。在一個絕熱間歇放熱反應(yīng)中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度將一直上升到反應(yīng)終止，也就是放熱的終了。反應(yīng)速率，也就是放熱速率，在開始時將隨著溫度的上升而增高。溫度的上升與反應(yīng)的程度有關(guān)，反應(yīng)的程度高，就是意味著剩下的反應(yīng)物的濃度低。由于反應(yīng)物的消耗，反應(yīng)逐漸減慢；而當(dāng)反應(yīng)物全部耗盡，反應(yīng)終于完全停止，如圖39所示。

       若反應(yīng)是明顯的可逆反應(yīng)，此時，溫度的增加將導(dǎo)致平衡常數(shù)的降低。因此，對可逆反應(yīng)，可能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)化率將會隨著溫度的升高而降低。這種作用將會造成可逆反應(yīng)比實(shí)際的不可逆反應(yīng)在較低的轉(zhuǎn)化率和溫度的情況下使反應(yīng)停止，且溫度趨近恒定。

       對一個連續(xù)反應(yīng)器，這些因素由于反應(yīng)物和產(chǎn)物的流動而改變。因此，需要在反應(yīng)器系統(tǒng)中取一微元進(jìn)行物料和熱量衡算以判別反應(yīng)系統(tǒng)的性能。這種步驟原則上僅是物料衡算的一種延伸，只是在平衡方程式中必須再考慮到系統(tǒng)與周圍的熱量交換，因?yàn)橄到y(tǒng)一般不是絕熱的。這樣的熱交換將根本地改變反應(yīng)系統(tǒng)的性能。這些內(nèi)容將在后面討論。

例題1

       在一連續(xù)反應(yīng)過程中，一元有機(jī)酸酯水溶液在能裝6m3液體的連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器中與苛性鈉水溶液進(jìn)行水解反應(yīng)。反應(yīng)釜中有浸沒的冷卻盤管以維持反應(yīng)溫度恒定在25℃。在進(jìn)入盤管的冷卻水溫度為15℃而離開盤管的溫度為20℃的情況下，且忽略反應(yīng)器壁的熱損失，試用下面的數(shù)據(jù)，估計(jì)所需的傳熱表面積。

       酯溶液的濃度、溫度和流量分別為：

1．0kg mol/m3，25℃，0．025m3s-1。

       堿溶液的濃度、溫度和流量分別為：

5．0kg mol/m3，20℃，0．010m3s-1。

       在25℃時的反應(yīng)速度常數(shù)：0．11m3（kgmol）-1s-1。

       反應(yīng)熱：1．46×10（7次方）J/（kgmol）

       在給定條件下的傳熱系數(shù)：2280Jm-2s-1（°K）-1。

       〔答案：8．0m2〕

例題2

       反應(yīng)物A和B間的二級液相反應(yīng)是在兩個串聯(lián)的連續(xù)釜式反應(yīng)器中進(jìn)行的，兩釜的容積相等，每一釜中都裝有冷卻盤管。為了在兩個容器中獲得相同的溫度，估計(jì)所需的冷卻盤管傳熱面積的比值。其它的條件如攪拌速度等都是相同的。

       如果采用統(tǒng)一的單位，每個容器具有的容量為10（4次方），速度常數(shù)為10（-2次方），每一反應(yīng)物的公斤分子進(jìn)料流量各為5，溶液的體積流量為12。

       〔答案：3．2：1〕