机械网--啤酒锥形发酵罐温度控制中的问题解析(上)

在2000年“啤酒科技”第1期上，曾发表过题目为“啤酒锥形发酵罐温度控制中的几个问题”—文，以后在有关杂志上的有些文章也谈到这方面的问题，觉得有必要再讨论1下。本文准备讨论以下几个方面的问题：1. 温度的定义和温度丈量的基本准则2. 温度与热量3. 在啤酒发酵工艺流程中，温度的作用和控制的实质4. 在啤酒发酵工艺流程中的温度控制5. 评价温度控制系统的几奌看法1．温度的定义和温度丈量的基本准则 温度是与人类平常生活和生产实践活动最为密切的物理量之1，在我们的4周和本身到处都与温度有着密切关系。但是其实不是每个人对温度的定义和温度丈量都理解得很清楚，即使是从事温度丈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容易测准的物理量。 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。但这类表述不严谨，容易产生错觉。例如，当我们在室内去触摸处于同1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，明显我们不能由此而判定它们的温度不相同。其中的道理其实不简单，它不但与物体的性质、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1科学的定义。 温度的科学定义出自于热力学第零定律宅基地只有一层拆迁怎样补偿，这里不逐1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：1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；2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其实不存在，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容易测准的缘由所在。 我们用温度计去丈量某物体的温度，其实不是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，在使用温度计丈量物体温度时，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，是温度丈量的基本准则。单位时间内通过感温部分的热量即热流愈大卫生间拆迁怎么算，温度丈量的误差也就愈大；反之，误差就愈小。为此，在使用温度计丈量温度时，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1步减少误差，还可以用绝热材料将全部温度计包裹起来，以阻隔周边环境温度变化对温度丈量的影响。 还有1点必须强调：被测物体的温度实际上不多是绝对均匀的，温度丈量点的温度仅代表物体这1部分的温度。2, 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剧烈程度的表征，热量的输入或输出，可加重或减缓物体内分子热运动剧烈程度，物体的温度也将随之升高或降落。可见，温度是描述物体热状态，而热量是物体状态变化进程中与外界交换能量的1种情势。温度与物体的热状态有关，而热量却与物体状态变化的进程有关。2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1种情势，其间可用热力学第1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1定质量的物体而言，物体温度的升高或降落，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，降落温度就输出热量，要保持温度不变需要完全绝热或使输入和输出的热量保持平衡。控制温度，实际上就是选择1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平常所说的换热器、加热器、致冷器等，发酵罐外壁上的冷却夹套即冷带就是1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，它显示的是丈量点处发酵液的温度，全部罐内的温度散布与许多因素有关，在全部发酵工艺流程中的不同阶段也不1样，下面我们将会专门来讨论这个问题。(待续)