Температуры технологического процесса

Многие фундаментальные соотношения термодинамики содержат температуру в качестве центральной переменной. Она определяет плотность, давление, скорость реакции, тепловой поток и состояние вещества.

Простым примером является закон идеального газа:

p ⋅V = n ⋅ R ⋅ T

где p — давление, V — объем, n — количество вещества, R — универсальная газовая постоянная, а T — абсолютная температура. Уравнение показывает, что давление, объем и температура напрямую связаны друг с другом.

Для процессов теплопередачи движущей силой является разность температур:

Q˙ = U·A·(T₁-T₂)

Здесь Q˙​ — тепловой поток, U — общий коэффициент теплопередачи, A — площадь теплообмена, а T₁​ и T₂​ — температуры участвующих систем.

Химические и физические превращения также сильно зависят от температуры. Скорость реакции часто можно описать уравнением Аррениуса:

K = A · exp(- E_A/(R · T))

Здесь k — константа скорости реакции, A — преэкспоненциальный коэффициент, E_A — энергия активации, R — газовая постоянная, а T — абсолютная температура. Даже небольшие изменения температуры могут иметь здесь большие последствия. При фазовых переходах температура процесса играет центральную роль. При испарении действует следующее соотношение:

Q˙​= m˙ · Δh_v

Здесь m˙ — массовый расход испаряющегося вещества, а Δh_v ​— удельная энтальпия испарения. Перенос тепла происходит на границе фаз и зависит от температуры.

Помимо абсолюльного значения температуры процесса, решающее значение имеют ее точность и динамика. Неточный учет температуры может привести к принятию неверных решений в процессе. Слишком медленное измерение может привести к нестабильности или задержке в контурах регулирования.