Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"BTU" перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см BTU (значения) .

Британская тепловая единица ( БТЕ или БТЕ ) представляет собой единицу тепла ; он определяется как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус по Фаренгейту . Он также является частью обычных единиц США . [1] Теперь известно, что тепло эквивалентно энергии. Современная единица измерения тепла и энергии в системе СИ - джоуль (Дж) ; Один BTU равен примерно 1055 Дж (в зависимости от точного определения BTU, см. Ниже).

Другой устаревшей единицей измерения энергии в метрической системе является калория , которая определяется как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма воды на один градус Цельсия . [2] Хотя единицы тепла часто заменяются единицами энергии в научной работе, они все еще используются в некоторых областях. Например, в Соединенных Штатах цена на природный газ указывается в долларах за миллион британских тепловых единиц. [3] [4]

Определения [ править ]

Первоначально БТЕ была определена как количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 экирдупуа- фунта жидкой воды на 1 градус Фаренгейта при постоянном давлении в одну атмосферную единицу . [5] Есть несколько различных определений BTU, которые, как сейчас известно, немного отличаются. Это отражает тот факт, что изменение температуры массы воды из-за добавления определенного количества тепла (рассчитывается в единицах энергии, обычно в джоулях) немного зависит от начальной температуры воды. Как видно из приведенной ниже таблицы, значения BTU для разных температур воды различаются на 0,5%.

ВариантЭнергия (Дж)Примечания
Термохимический≈1054,3503Первоначально термохимическая БТЕ определялась как тепло, необходимое для повышения температуры одного фунта воды от точки замерзания до точки кипения, деленное на разницу температур (180 ° F). Подобная термохимическая калория определялась как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма воды от замерзания до кипения, деленное на разницу температур в градусах Цельсия (100 ° C). Международная организация по стандартизации теперь переопределяет термохимическую калорию как точно 4,184 Дж. [5] Затем определяется термохимическая БТЕ с использованием преобразования из граммов в фунты и из Цельсия в Фаренгейта. [6]
59 ° F (15,0 ° C)≈1054,80 [7]Используется для определения цен на американский природный газ. [4]
60 ° F (15,6 ° C)≈1054,68 [8]В основном канадцы . [ необходима цитата ]
39 ° F (3,9 ° C)≈1059,67 [8]Использует калорийность воды при максимальной плотности (4 ° C, 39,2 ° F). [ необходима цитата ]
ЭТО≈1055.05585Первые попытки определить тепловые единицы непосредственно в единицах энергии и, следовательно, устранить прямую связь со свойствами воды, были предприняты на Международной конференции по таблицам пара. Первоначально на этих конференциях было принято упрощенное определение, согласно которому 860 "ИТ" калорий соответствуют ровно 1 международному ватт-часу (это не то же самое, что современный ватт-час). Это определение в конечном итоге стало утверждением, что 1 IT-калория равна 4,1868 Дж. [5] [9] Затем BTU рассчитывается на основе калорий, как это делается для термохимических определений BTU и калорий. [6]
ISO1055.06Международный стандарт ISO 31-4 по Количеству и блокам-Часть 4: Heat . [10] Это значение использует ИТ-калорию и округлено до реалистичной точности.

Префиксы [ править ]

Единицы kBtu используются для отслеживания использования энергии в зданиях и определения размеров систем отопления. Индекс использования энергии (EUI) представляет собой кБТЕ на квадратный фут кондиционированной площади пола. «k» означает 1000.

Единица MBTU используется в природном газе и других отраслях промышленности для обозначения 1000 BTU. [11] [12] Однако существует двусмысленность в том, что метрическая система (SI) использует префикс «M» для обозначения одного миллиона (1 000 000), и, следовательно, «MMBtu» часто используется для обозначения одного миллиона BTU. [13]

Энергетические аналитики, привыкшие к метрике «k» для 1000, с большей вероятностью будут использовать MBtu для представления одного миллиона, особенно в документах, где M представляет один миллион в других единицах энергии или затрат, таких как МВт, МВтч и $.

Единица термина используется для представления 100 000 БТЕ. [11] Декатерм - это 10 термов или один MMBtu (миллион BTU). Модуль Quad обычно используются для представления одного квадриллиона (10 15 ) ЙТЕ. [13]

Конверсии [ править ]

Одна британская тепловая единица составляет приблизительно:

  • От 1,054 до 1,060 кДж ( килоджоулей )
  • 0,2931 Вт⋅ч ( ватт-часы )
  • От 252 до 253 кал ( калорий )
  • 0,25 ккал (килокалорий)
  • От 25 031 до 25 160 ft⋅pdl ( фут-фунт )
  • От 778 до 782 ft⋅lbf ( фут-фунт-сила )
  • 5,40395 (фунт-сила / дюйм 2 ) фут 3
  • 1,730735 Вт / (м⋅K)

БТЕ может быть приблизительно выражено как количество тепла, выделяемое при сжигании единственной деревянной спички, или как количество энергии, необходимое для поднятия одного фунта (0,45 кг) веса 778 футов (237 м). [14]

Для природного газа [ править ]

Основная статья: Цены на природный газ
  • При ценообразовании на природный газ канадское определение таково:1 000 000  БТЕ ≡1.054 615  ГДж . [15]
  • Энергосодержание (высокая или низкая теплотворная способность) в объеме природного газа зависит от состава природного газа, что означает, что не существует универсального коэффициента преобразования энергии в объем. 1 кубический фут (28 литров) среднего выхода природного газа ≈ 1030 британских тепловых единиц (от 1010 до 1070 британских тепловых единиц, в зависимости от качества при сжигании).
  • В грубом приближении, 1000 кубических футов (28 м 3 ) природного газа дают ≈1 000 000  БТЕ ≈1 ГДж .
  • Для пересчета цен на природный газ 1000 м 3 ≈ 36,9 млн БТЕ и1 000 000  БТЕ ≈27,1 м 3

Как единица силы [ править ]

В системе СИ единица мощности для систем отопления и охлаждения - ватт . Вместо этого часто используются британские тепловые единицы в час (Btu / h), хотя "BTu / h" иногда ошибочно сокращается до просто "BTU". [16] MBH - тысячи британских тепловых единиц в час - также распространены. [17]

  • 1 ватт составляет примерно 3,412142 БТЕ / ч [18]
  • 1000 БТЕ / ч составляет примерно 293,1 Вт
  • 1 лошадиная сила составляет примерно 2544 БТЕ / ч.

Связанные единицы [ править ]

  • 1 тонна охлаждения , обычная единица измерения в системах охлаждения и кондиционирования воздуха в Северной Америке, составляет 12 000 БТЕ / ч (3,52 кВт). Это скорость теплопередачи, необходимая для замораживания 1 короткой тонны (907 кг) воды в лед за 24 часа.
  • В Соединенных Штатах и ​​Канаде R-значение, которое описывает характеристики теплоизоляции, обычно выражается в квадратных футах в градусах Фаренгейта-часов на британскую тепловую единицу (фут 2 ⋅ ° F⋅h / BTU). На один квадратный фут изоляции через изолятор проходит одна БТЕ в час на каждый градус разницы температур на нем.
  • 1 терм определяется в Соединенных Штатах и ​​Европейском союзе как 100 000 британских тепловых единиц, но в США используется британская тепловая единица в 59 ° F, а в ЕС - ИТ . В правила Соединенного Королевства были внесены поправки для замены термов на джоули с 1 января 2000 года. [19] С 2013 года термы все еще используются при ценообразовании на природный газ в Соединенном Королевстве. [20]
  • 1 Quad (сокращенно квадриллионов  БТЕ) 10 15  БТЕ, что составляет около 1 эксаджоуль (1,055 × 10 18  Дж ). Квадроциклы используются в Соединенных Штатах для представления годового потребления энергии в крупных странах: например, экономика США использовала 99,75 квадроциклов в 2005 году. [21] Один квадрацикл в год составляет около 33,43 гигаватт.

Btu не следует путать с Board of Trade Unit (BOTU), устаревшим британским синонимом киловатт-часа (1 кВт⋅ч или 3 412 британских тепловых единиц).

Btu часто используется для выражения эффективности преобразования тепла в электрическую энергию на электростанциях. Цифры указаны с учетом количества тепла в британских тепловых единицах, необходимого для выработки 1 кВт⋅ч электроэнергии. Типичная угольная электростанция работает при 10 500 БТЕ / кВтч (3,1 кВтч / кВтч), КПД составляет 32–33%. [22]

Единица тепла по Цельсию (CHU) - это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус Цельсия . Он равен 1,8 БТЕ или 1899 джоулей. [23] Эта единица измерения иногда использовалась в Соединенном Королевстве как альтернатива BTU, но сейчас устарела. [ необходима цитата ]

См. Также [ править ]

  • Преобразование единиц
  • Скрытая теплота
  • Метрика
  • Тонна охлаждения

Ссылки [ править ]

  1. ^ Вкратце Уолдж отмечает, что фактический технический термин «британская тепловая единица», очевидно, возник в Соединенных Штатах и ​​впоследствии был принят в Великобритании. См. Woledge, G. (30 мая 1942 г.). «История британской тепловой единицы». Природа . 149 (149): 613. Bibcode : 1942Natur.149..613W . DOI : 10.1038 / 149613c0 .
  2. ^ Харгроув, Джеймс Л. (2007). «Предлагает ли история пищевых энергетических единиц решение« путаницы с калориями »?» . Журнал питания . 6 : 44. DOI : 10.1186 / 1475-2891-6-44 . PMC 2238749 . PMID 18086303 . Архивировано 1 августа 2017 года.  
  3. ^ "Спотовая цена на природный газ Генри Хаб" . Управление энергетической информации США. Архивировано 1 августа 2017 года.
  4. ^ a b БТЕ, используемая при ценообразовании в США на природный газ, - это «количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 авардупуа фунта чистой воды с 58,5 градусов по Фаренгейту до 59,5 градусов по Фаренгейту при постоянном давлении 14,73 фунтов на квадратный дюйм». См. «Глава 220: Фьючерсы на природный газ Henry Hub» (PDF) . Свод правил NYMex . Нью-Йоркская товарная биржа (NYMex). Архивировано 10 ноября 2016 года (PDF) . Проверено 6 января 2017 года .
  5. ^ a b c Смит, JM; Ван Несс, ХК; Эбботт, ММ (2003). Введение в термодинамику химической инженерии . Б.И. Бхатт (адаптация) (6-е изд.). Тата Макгроу-Хилл Образование. п. 15. ISBN 0-07-049486-X.
  6. ^ a b Фунт теперь определен как 453,59237 грамма; см. «Приложение C к Руководству NIST 44, Спецификации, допуски и другие технические требования к весам и измерительным устройствам, Общие таблицы единиц измерения» (PDF) . Национальное бюро стандартов США. п. С-12. Архивировано из оригинального (PDF) 26 ноября 2006 года. Один градус Фаренгейта теперь определяется как ровно 5/9 градуса Цельсия.
  7. ^ Томпсон, Эмблер; Тейлор, Барри Н. «Руководство по использованию Международной системы единиц (СИ), издание 2008 года» (PDF) . Национальный институт стандартов и технологий (NIST). п. 58. Архивировано (PDF) из оригинала 3 июня 2016 года. Специальная публикация NIST 811.
  8. ^ a b Соренсен, Бент (2008). Электронный мега-справочник по возобновляемым источникам энергии . Академическая пресса. п. 5. ISBN 9780123747068.
  9. ^ Кох, Вернер (2013). Таблицы VDI Steam (4-е изд.). Springer. п. 8.Издается под эгидой Verein Deutscher Ingenieure (VDI).
  10. ^ Кардарелли, Франсуа (2012). Преобразование научных единиц: Практическое руководство по метрике . MJ Shields (перевод) (2-е изд.). Springer. п. 19.
  11. ^ a b «Что такое Mcf, BTU и термы? Как преобразовать цены в MCF в Btu и термы?» . Управление энергетической информации США . 6 апреля 2016 года архивации с оригинала на 25 декабря 2016 . Проверено 30 декабря 2016 .
  12. ^ Цена, Гэри Д. (2014). Энергетические системы и возобновляемые источники энергии: проектирование, работа и системный анализ . Momentum Press. п. 98.
  13. ^ a b «Единицы энергии» . Американское физическое общество . Архивировано 31 декабря 2016 года . Проверено 26 декабря +2016 .
  14. ^ Ристинен, Роберт А .; Краушаар, Джек Дж. (2006). Энергия и окружающая среда . Джон Вили и сыновья. стр.  13 -14. ISBN 978-0-471-73989-0.
  15. ^ «Измерения энергии» . Правительство провинции Альберта. Архивировано из оригинального 20 -го января 2017 года . Проверено 7 января 2017 года .
  16. ^ Кен Матес (2010). Каменные обогреватели: проектирование, строительство и жизнь с кусочком солнца . Chelsea Green Publishing. п. 148.
  17. ^ "В чем разница между BTU и MBH для домашних печей?" . Обмен стека товаров для дома . Проверено 26 ноября 2018 года .
  18. ^ [ «Руководство ASHRAE 2009 - Основы (IP Edition)» . Архивировано 17 октября 2015 года . Проверено 21 сентября 2015 года .? Справочник ASHRAE 2009 г. - Основы (IP Edition)]. (стр: 38.2). Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха , Inc.
  19. ^ "Правила единиц измерения 1995" . Дата обращения 7 ноября 2019 .
  20. ^ "Оптовый рынок газа ГБ" . Управление по рынкам газа и электроэнергии . Архивировано 30 сентября 2013 года . Проверено 13 января 2013 года . На оптовом рынке газа в Великобритании цена на газ одна, независимо от того, откуда он поступает. Это называется ценой на газ в Национальной балансировочной точке (NBP) и обычно указывается в цене за термик газа.
  21. ^ Husher, Джон Дурбин (2009). Кризисы 21 века: начните бурение - 2020 год приближается . iUniverse. п. 376. ISBN. 9781440140549. OCLC  610004375 ..
  22. ^ Беллман, Дэвид К., изд. (18 июля 2007 г.). «Эффективность выработки электроэнергии» (PDF) . Национальный нефтяной совет (NPC). Архивировано из оригинального (PDF) 20 ноября 2008 года . Проверено 30 марта 2012 года . Рабочий документ глобального исследования нефти и газа NPC.
  23. ^ "Стоградусный тепловой блок" . Архивировано из оригинального 25 декабря 2016 года . Проверено 10 февраля +2017 .

Внешние ссылки [ править ]

  • «Положение о единицах измерения 1995 г.» . www.legislation.gov.uk . HMSO . 13 июля 1995 . Проверено 23 февраля 2018 года .
  • «Природный газ: грунтовка» . www.nrcan.gc.ca . Природные ресурсы Канады . 27 ноября 2015. Архивировано из оригинала 24 февраля 2018 года . Проверено 23 февраля 2018 года .