Wenn durch den Sensor aber 3.4V fließen ist das Ergebnis ja verfälscht
Wenn der ADC erst bei 3.4V 100% misst, weil das die default Vref ist, ist das Ergebnis auch "verfälscht".
Wie hängen die beiden "Verfälschungen" zusammen, ist die eigentliche Frage...
Er springt zum Beispiel hin und wieder auf 3.4V
Das kann nie und nimmer an deinem Messgerät liegen. 
Wie groß ist die Ungenauigkeit des Spannungsreglers? Im Vergleich: wie genau ist der Temperaturfühler?
Referenz-Temperaturen (selbst 0°C Eiswasser ist nicht ganz sicher) sind noch schwieriger als Referenz-Spannungen.
Ich sehe folgende Fragen:
Musst du wissen, welchen Wert Vcc tatsächlich hat ?
(Oder ist das nur eine ZwischenVariable, deren aktueller Wert sich rauskürzt )
Falls ja, wie kriegst du das mit dem Arduino raus ?
(Das geht nur indirekt, und da könnte evtl. der Link helfen)
Wenn du erstmal Temperaturen sammelst und loggst, und die plausibel sind,
wird das bald deine Referenz-Temperatur und alle anderen Thermometer gehen mehr oder weniger falsch
Die Formel ist ja eigentlich F= C*1.8 +32
Man schreibt gern mal F= C * 9/5 + 32
Diese 5 solltest du nicht durch 3.3 ersetzen, auch nicht durch 3.4 , weil das nichts mit den Arduino 5V zu tun hat