1. 溫度的定義和溫度測(cè)量的基本準(zhǔn)則
2. 溫度與熱量
3. 評(píng)價(jià)溫度控制系統(tǒng)的幾奌看法
一．溫度的定義和溫度測(cè)量的基本準(zhǔn)則
溫度是與人類(lèi)日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)為密切的物理量之一，在我們的四周和本身到處都與溫度有著密切關(guān)系。但是并非每個(gè)人對(duì)溫度的定義和溫度測(cè)量都理解得很清楚，即使是從事溫度測(cè)量和控制工程的某些技術(shù)人員也不例外。這主要是由于人們很容易將溫度和熱的概念相混淆，有時(shí)還與人的主觀直覺(jué)有關(guān)。在所有基本物理量中，溫度是難理解和不易測(cè)準(zhǔn)的物理量。
通俗的溫度概念將溫度說(shuō)成是表征物體冷熱程度的物理量。但這種表述不嚴(yán)謹(jǐn)，容易產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)。例如，當(dāng)我們?cè)谑覂?nèi)去觸摸處于同一溫度條件下的木塊、泡沫塑料和金屬棒時(shí)，就會(huì)感到稍有差別，顯然我們不能由此而判定它們的溫度不相同。其中的道理并不簡(jiǎn)單，它不僅與物體的性質(zhì)、體溫與室溫有關(guān)，而且與人產(chǎn)生熱感覺(jué)的方式有關(guān)。因此，要正確地理解物體溫度的含義，必須對(duì)溫度的概念做一科學(xué)的定義。
溫度的科學(xué)定義出自于熱力學(xué)第零定律，這里不一一表述，可以通俗地認(rèn)為：溫度就是表征物體熱平衡狀態(tài)的狀態(tài)參數(shù)，當(dāng)兩個(gè)處于熱平衡狀態(tài)的物體間相接觸而無(wú)熱量交換時(shí)，此兩物體具有相同的溫度；當(dāng)兩個(gè)處于熱平衡狀態(tài)的物體相接觸有熱量交換時(shí)，此兩物體具有不同的溫度，且熱量由溫度較高的物體流向較低的物體。這里有兩奌必須加以說(shuō)明：一是物體的熱平衡狀態(tài)指的是物體內(nèi)部無(wú)熱量交換處于熱平衡；二是物體間無(wú)熱量交換時(shí)，此兩物體間熱平衡。反過(guò)來(lái)講熱平衡，其目的在于加深印象，理想的熱平衡實(shí)際上并不存在，只能做到接近熱平衡，這就是溫度這個(gè)物理量難理解和不易測(cè)準(zhǔn)的原因所在。
我們用溫度計(jì)去測(cè)量某物體的溫度，并非只要將溫度計(jì)的感溫部分接觸被測(cè)物體，溫度計(jì)的顯示值就是被測(cè)物體的真實(shí)溫度。溫度計(jì)顯示的實(shí)際上是溫度計(jì)感溫部分的溫度，只有當(dāng)溫度計(jì)感溫部分與被測(cè)物體間無(wú)熱量交換即熱平衡時(shí)，才是被測(cè)物體的溫度。因此，在使用溫度計(jì)測(cè)量物體溫度時(shí)，盡量減少溫度計(jì)感溫部分與被測(cè)物體間的熱流，并控制在允許范圍內(nèi)，是溫度測(cè)量的基本準(zhǔn)則。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)感溫部分的熱量即熱流愈大，溫度測(cè)量的誤差也就愈大；反之，誤差就愈小。為此，在使用溫度計(jì)測(cè)量溫度時(shí)，應(yīng)當(dāng)有—定的插入深度，以便將外界通過(guò)溫度計(jì)桿的熱流在到達(dá)感溫部分前進(jìn)行分流，使通過(guò)感溫部分的熱流減到允許范圍內(nèi)，若想進(jìn)一步減少誤差，還可以用絕熱材料將整個(gè)溫度計(jì)包裹起來(lái)，以阻隔周邊環(huán)境溫度變化對(duì)溫度測(cè)量的影響。
還有一點(diǎn)必須強(qiáng)調(diào)：被測(cè)物體的溫度實(shí)際上不可能是均勻的，溫度測(cè)量點(diǎn)的溫度僅代表物體這一部分的溫度。
二, 溫度與熱量
溫度是表征物體宏觀熱狀態(tài)的狀態(tài)參數(shù)，從微觀來(lái)看，溫度是物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)激烈程度的表征，熱量的輸入或輸出，可加劇或減緩物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)激烈程度，物體的溫度也將隨之升高或降低?？梢?jiàn)，溫度是描述物體熱狀態(tài)，而熱量是物體狀態(tài)變化過(guò)程中與外界交換能量的一種形式。溫度與物體的熱狀態(tài)有關(guān)，而熱量卻與物體狀態(tài)變化的過(guò)程有關(guān)。兩者間有，但卻是兩種概念，溫度是基本物理量，熱量是能量的一種形式，其間可用熱力學(xué)*定律起來(lái)。
具體到物體的溫度控制問(wèn)題，而不是討論熱力機(jī)械，不考慮物體與外界機(jī)械能的交換。對(duì)一定質(zhì)量的物體而言，物體溫度的升高或降低，*取決于與外界間熱交換的熱流方向和大小。要提高溫度就輸入熱量，降低溫度就輸出熱量，要保持溫度不變需要*絕熱或者使輸入和輸出的熱量保持平衡?？刂茰囟龋瑢?shí)際上就是選擇一種可以控制的傳熱渠道，使被控對(duì)象的輸入或輸出的熱量與可控傳熱渠道的輸出或輸入熱量保持平衡。所以，控制溫度實(shí)質(zhì)上就是控制可控傳熱渠道的熱交換量。所謂可控傳熱渠道就是日常所說(shuō)的換熱器、加熱器、致冷器等，發(fā)酵罐外壁上的冷卻夾套即冷帶就是一種換熱器。發(fā)酵罐外壁上安裝的溫度計(jì)是用來(lái)控制冷卻夾套內(nèi)致冷介質(zhì)帶走的熱量，它顯示的是測(cè)量點(diǎn)處發(fā)酵液的溫度，整個(gè)罐內(nèi)的溫度分布與許多因素有關(guān)，在整個(gè)發(fā)酵工藝流程中的不同階段也不一樣，下面我們將會(huì)專(zhuān)門(mén)來(lái)討論這個(gè)問(wèn)題。
三，評(píng)價(jià)溫度控制系統(tǒng)的幾點(diǎn)看法
溫度控制系統(tǒng)一般都采用閉環(huán)控制，即由傳感部分從控制對(duì)象采集被控參數(shù)信號(hào)，傳至調(diào)節(jié)器與設(shè)定值比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)器輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)控制對(duì)象的被控參數(shù)?？刂茖?duì)象是閉環(huán)中很重要的一環(huán)，以上討論的問(wèn)題大部分都與此有關(guān)，不要以為我們有了溫度計(jì)、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，就能使溫度控制穩(wěn)定且均勻。首先必須對(duì)控制對(duì)象的熱結(jié)構(gòu)有一科學(xué)的分析，正確地選用溫度計(jì)并確定其安裝位置，否則就可能產(chǎn)生溫度來(lái)回波動(dòng)和較大的溫度梯度。因此，在評(píng)價(jià)一溫度控制系統(tǒng)時(shí)，首先要看控制方案中的熱結(jié)構(gòu)分析，這是前提和基礎(chǔ)。
其次,在工業(yè)生產(chǎn)中, 可靠性始終是放在*位的，無(wú)論是機(jī)械的還是電子的，在滿足功能的情況下，越簡(jiǎn)單，中間環(huán)節(jié)越少可靠性就越高。就整個(gè)溫度控制系統(tǒng)而言，重要的是傳感部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這兩部分的故障率據(jù)美國(guó)的霍尼威爾公司統(tǒng)計(jì)：傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)有近80％的故障是由傳感部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障而產(chǎn)生，而其中傳感部分占45％。因此，提高可靠性的重點(diǎn)是傳感和執(zhí)行兩部分，而不是其他。這—奌往往容易被忽視，尤其是對(duì)從事計(jì)算機(jī)工作的人員，他們的注意力往往放在計(jì)算機(jī)的軟硬件上，而忽視了其他控制環(huán)節(jié)。在我國(guó)剛推廣使用計(jì)算機(jī)控溫時(shí)，經(jīng)常出故障，有人就認(rèn)為用計(jì)算機(jī)控溫不行，實(shí)際上不是計(jì)算機(jī)的問(wèn)題，而是其他環(huán)節(jié)的問(wèn)題。
再談一下“性”問(wèn)題，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)情況下，只有有經(jīng)濟(jì)回報(bào)或稱(chēng)為有價(jià)值回報(bào)的“性”，那種無(wú)價(jià)值回報(bào)的所謂“性”毫無(wú)意義。一個(gè)系統(tǒng)并不是因?yàn)槟悴捎昧四稠?xiàng)新技術(shù)或新組件，整個(gè)控制系統(tǒng)就。整個(gè)系統(tǒng)的性，應(yīng)當(dāng)從整個(gè)控制環(huán)節(jié)來(lái)全面評(píng)價(jià)，且并非一成不變，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況而改變。何況到底是否應(yīng)由用戶，用實(shí)際的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)說(shuō)話。