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华峰机械的啤酒锥形发酵罐温度控制特点

2014-06-15 17:39:46 华峰机械 www.577hufeng.com 点击数:

1. 温度的定义和温度测量的基本准则
2. 温度与热量
3. 评价温度控制系统的几奌看法
一.温度的定义和温度测量的基本准则
温度是与人类日常生活和生产实践活动最为密切的物理量之一,在我们的四周和本身到处都与温度有着密切关系。但是并非每个人对温度的定义和温度测量都理解得很清楚,即使是从事温度测量和控制工程的某些技术人员也不例外。这主要是由于人们很容易将温度和热的概念相混淆,有时还与人的主观直觉有关。在所有基本物理量中,温度是最难理解和最不易测准的物理量。
最通俗的温度概念将温度说成是表征物体冷热程度的物理量。但这种表述不严谨,容易产生错觉。例如,当我们在室内去触摸处于同一温度条件下的木块、泡沫塑料和金属棒时,就会感到稍有差别,显然我们不能由此而判定它们的温度不相同。其中的道理并不简单,它不仅与物体的性质、体温与室温有关,而且与人产生热感觉的方式有关。因此,要正确地理解物体温度的含义,必须对温度的概念做一科学的定义。
温度的科学定义出自于热力学第零定律,这里不一一表述,可以通俗地认为:温度就是表征物体热平衡状态的状态参数,当两个处于热平衡状态的物体间相接触而无热量交换时,此两物体具有相同的温度;当两个处于热平衡状态的物体相接触有热量交换时,此两物体具有不同的温度,且热量由温度较高的物体流向较低的物体。这里有两奌必须加以说明:一是物体的热平衡状态指的是物体内部无热量交换处于热平衡;二是物体间无热量交换时,此两物体间热平衡。反过来讲热平衡,其目的在于加深印象,绝对理想的热平衡实际上并不存在,只能做到接近热平衡,这就是温度这个物理量最难理解和最不易测准的原因所在。
我们用温度计去测量某物体的温度,并非只要将温度计的感温部分接触被测物体,温度计的显示值就是被测物体的真实温度。温度计显示的实际上是温度计感温部分的温度,只有当温度计感温部分与被测物体间无热量交换即热平衡时,才是被测物体的温度。因此,在使用温度计测量物体温度时,尽量减少温度计感温部分与被测物体间的热流,并控制在允许范围内,是温度测量的基本准则。单位时间内通过感温部分的热量即热流愈大,温度测量的误差也就愈大;反之,误差就愈小。为此,在使用温度计测量温度时,应当有—定的插入深度,以便将外界通过温度计杆的热流在到达感温部分前进行分流,使通过感温部分的热流减到允许范围内,若想进一步减少误差,还可以用绝热材料将整个温度计包裹起来,以阻隔周边环境温度变化对温度测量的影响。
还有一点必须强调:被测物体的温度实际上不可能是绝对均匀的,温度测量点的温度仅代表物体这一部分的温度。
二, 温度与热量
温度是表征物体宏观热状态的状态参数,从微观来看,温度是物体内分子热运动激烈程度的表征,热量的输入或输出,可加剧或减缓物体内分子热运动激烈程度,物体的温度也将随之升高或降低。可见,温度是描述物体热状态,而热量是物体状态变化过程中与外界交换能量的一种形式。温度与物体的热状态有关,而热量却与物体状态变化的过程有关。两者间有联系,但却是两种概念,温度是基本物理量,热量是能量的一种形式,其间可用热力学第一定律联系起来。
具体到物体的温度控制问题,而不是讨论热力机械,不考虑物体与外界机械能的交换。对一定质量的物体而言,物体温度的升高或降低,完全取决于与外界间热交换的热流方向和大小。要提高温度就输入热量,降低温度就输出热量,要保持温度不变需要完全绝热或者使输入和输出的热量保持平衡。控制温度,实际上就是选择一种可以控制的传热渠道,使被控对象的输入或输出的热量与可控传热渠道的输出或输入热量保持平衡。所以,控制温度实质上就是控制可控传热渠道的热交换量。所谓可控传热渠道就是日常所说的换热器、加热器、致冷器等,发酵罐外壁上的冷却夹套即冷带就是一种换热器。发酵罐外壁上安装的温度计是用来控制冷却夹套内致冷介质带走的热量,它显示的是测量点处发酵液的温度,整个罐内的温度分布与许多因素有关,在整个发酵工艺流程中的不同阶段也不一样,下面我们将会专门来讨论这个问题。
三,评价温度控制系统的几点看法
温度控制系统一般都采用闭环控制,即由传感部分从控制对象采集被控参数信号,传至调节器与设定值比较,根据比较结果调节器输出控制信号给执行机构,调节控制对象的被控参数。控制对象是闭环中很重要的一环,以上讨论的问题大部分都与此有关,不要以为我们有了温度计、调节器和执行机构,就能使温度控制稳定且均匀。首先必须对控制对象的热结构有一科学的分析,正确地选用温度计并确定其安装位置,否则就可能产生温度来回波动和较大的温度梯度。因此,在评价一温度控制系统时,首先要看控制方案中的热结构分析,这是前提和基础。
其次,在工业生产中, 可靠性始终是放在第一位的,无论是机械的还是电子的,在满足功能的情况下,越简单,中间环节越少可靠性就越高。就整个温度控制系统而言,最重要的是传感部分和执行机构,这两部分的故障率据美国著名的霍尼威尔公司统计:传统的控制系统有近80%的故障是由传感部分和执行机构的故障而产生,而其中传感部分占45%。因此,提高可靠性的重点是传感和执行两部分,而不是其他。这—奌往往容易被忽视,尤其是对从事计算机工作的人员,他们的注意力往往放在计算机的软硬件上,而忽视了其他控制环节。在我国刚推广使用计算机控温时,经常出故障,有人就认为用计算机控温不行,实际上不是计算机的问题,而是其他环节的问题。
再谈一下“先进性”问题,在市场经济情况下,只有有经济回报或称为有价值回报的“先进性”,那种无价值回报的所谓“先进性”毫无意义。一个系统并不是因为你采用了某项新技术或新组件,整个控制系统就先进。整个系统的先进性,应当从整个控制环节来全面评价,且并非一成不变,应该根据实际情况而改变。何况到底是否先进应由用户,用实际的经济指标来说话。

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