Британская тепловая единица - British thermal unit

"BTU" перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. BTU (значения).

В Британская тепловая единица (БТЕ или же БТЕ) является единицей высокая температура; он определяется как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунт воды на один градус Фаренгейт. Это также часть Обычные единицы США.[1] Его аналог в метрическая система это калорийность, который определяется как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма воды на один градус. Цельсия.[2] Теперь известно, что тепло эквивалентно энергии, для которой SI единица джоуль; одна БТЕ составляет около 1055 джоулей (в зависимости от определения, см. ниже). Хотя единицы тепла в научной работе часто заменяются единицами энергии, они все еще используются в некоторых областях. Например, в США цена на природный газ указывается в долларах за миллион БТЕ.[3][4]

Определения

Первоначально BTU определялась как количество тепла, необходимое для повышения температуры на 1 Avoirdupois фунт жидкой воды на 1 градус по Фаренгейту при постоянном давлении в один атмосферный блок.[5] Сейчас известно, что существует несколько различных определений BTU, которые 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, определения BTU для различных температур воды различаются до 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). Подобное, термохимический калорийность был определен 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 помощью преобразования граммов в фунты и из градусов Цельсия в градусы 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 Канадский.[нужна цитата ]
39 ° F (3,9 ° C)≈1059.67[8]Использует калорийность значение воды при максимальной плотности (4 ° C, 39,2 ° F).[нужна 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 ИТ-калория составляет ровно 4,1868 Дж.[5][9] Затем на основе калорий рассчитывается BTU, как это делается для термохимических определений BTU и калорий.[6]
ISO≡1055.06Международный стандарт ISO 31-4 на Величины и единицы - Часть 4: Тепло.[10] Это значение использует IT-калорию и округлено до реалистичной точности.

Префиксы

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 МБТУ используется в газовой и других отраслях промышленности для обозначения 1000 БТЕ.[11][12] Однако существует двусмысленность в том, что метрическая система (SI) использует префикс «M» для обозначения одного миллиона (1000000), 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 терм используется для представления 100000 (или 105) БТЕ.[11] Декатерм составляет 10 термов или один МБТЕ (миллион британских тепловых единиц). Единица четырехъядерный обычно используется для представления одного квадриллиона (1015) БТЕ.[13]

Конверсии

Одна британская тепловая единица составляет приблизительно:

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

Основная статья: Цены на природный газ
  • В натуральный газ ценообразование, канадское определение таково: 1000000 БТЕ ≡ 1.054615 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 м3) выхода природного газа ≈ 1000000 БТЕ ≈ 1 ГДж.
  • Для пересчета цен на природный газ 1000 м3 ≈ 36,9 млн БТЕ и 1000000 БТЕ ≈ 27,1 м3

Как единица мощности

При использовании в качестве единицы мощность для систем отопления и охлаждения, BTU в час (БТЕ / ч) - правильная единица измерения, хотя ее часто сокращают до просто БТЕ.[16] MBH- тысячи британских тепловых единиц в час - тоже обычное явление.[17]

  • 1 ватт составляет приблизительно 3,412142 БТЕ / ч[18]
  • 1000 БТЕ / ч составляет примерно 293,1 Вт
  • 1 Лошадиные силы составляет примерно 2544 БТЕ / ч

Связанные единицы

  • 1 тонна охлаждения, стандартная 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 США и Канаде R-значение , который описывает характеристики теплоизоляции, обычно выражается в квадратных футах, градусах по Фаренгейту, часам на британскую тепловую единицу (футы2⋅ ° 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 США и Европейском союзе как 100 000 британских тепловых единиц, но в США используется британская тепловая единица.59 ° F в то время как ЕС использует британские тепловые единицыЭТО. С 1 января 2000 года в правила Соединенного Королевства были внесены поправки, заменяющие термальные ванны на джоули.[19] По состоянию на 2013 год Термостат все еще используется при установлении цен на природный газ в Соединенном Королевстве.[20]
  • 1 четырехъядерный (Короче для квадриллион BTU) составляет 1015 Британская тепловая единица, что составляет около 1 эксаджоуля (1.055×1018 J). Квадроциклы используются в США для представления годового потребления энергии в крупных странах: например, в экономике США в 2005 году использовалось 99,75 квадроциклов.[21] Один квадроцикл в год составляет около 33,43 гигаватт.

Btu не следует путать с Совет по торговле (B.O.T.U.), устаревший британский синоним киловатт-часа (1 кВт⋅ч или 3412 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 Цельсия степень. Он равен 1,8 БТЕ или 1899 джоулей.[23] Эта единица измерения иногда использовалась в Соединенном Королевстве в качестве альтернативы BTU, но сейчас она устарела.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Вкратце Уолдж отмечает, что настоящий технический термин «британская тепловая единица», по-видимому, возник в Соединенных Штатах и ​​впоследствии был принят в Великобритании. Видеть Уолдж, Г. (30 мая 1942 г.). «История британской тепловой единицы». Природа. 149 (149): 613. Bibcode:1942 г., природа. 149..613 Вт. Дои:10.1038 / 149613c0.
  2. ^ Харгроув, Джеймс Л. (2007). «Предлагает ли история пищевых энергетических единиц решение« путаницы с калориями »?». Журнал питания. 6: 44. Дои:10.1186/1475-2891-6-44. ЧВК  2238749. PMID  18086303. В архиве с оригинала на 1 августа 2017 года.
  3. ^ "Спотовая цена на природный газ Henry Hub". Управление энергетической информации США. В архиве с оригинала на 1 августа 2017 года.
  4. ^ а б Британская тепловая единица, используемая при установлении цен на природный газ в США, - 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». Видеть «Глава 220: Фьючерсы на природный газ Henry Hub» (PDF). Свод правил NYMex. Нью-Йоркская товарная биржа (NYMex). В архиве (PDF) с оригинала 10 ноября 2016 г.. Получено 6 января 2017.
  5. ^ а б c Smith, J.M .; Van Ness, H.C .; Эбботт, М. М. (2003). Введение в термодинамику химической инженерии. Б. И. Бхатт (адаптация) (6 изд.). Тата Макгроу-Хилл Образование. п. 15. ISBN  0-07-049486-X.
  6. ^ а б Фунт теперь определен как 453,59237 грамма; видеть «Приложение C к Руководству NIST 44, Спецификации, допуски и другие технические требования к весам и измерительным приборам, общие таблицы единиц измерения» (PDF). Национальное бюро стандартов США. п. С-12. Архивировано из оригинал (PDF) 26 ноября 2006 г. Одна степень Фаренгейт теперь определяется как ровно 5/9 градуса Цельсия.
  7. ^ Томпсон, Эмблер; Тейлор, Барри Н. «Руководство по использованию Международной системы единиц (СИ), издание 2008 г.» (PDF). Национальный институт стандартов и технологий (NIST). п. 58. В архиве (PDF) из оригинала от 3 июня 2016 г. Специальная публикация NIST 811.
  8. ^ а б 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. М.Дж. Шилдс (перевод) (2-е изд.). Springer. п. 19.
  11. ^ а б «Что такое Mcf, BTU и термы? Как преобразовать цены в Mcf в Btu и термы?». Управление энергетической информации США. 6 апреля 2016. В архиве с оригинала 25 декабря 2016 г.. Получено 30 декабря 2016.
  12. ^ Цена, Гэри Д. (2014). Энергетические системы и возобновляемые источники энергии: проектирование, работа и системный анализ. Momentum Press. п. 98.
  13. ^ а б «Энергетические единицы». Американское физическое общество. В архиве с оригинала 31 декабря 2016 г.. Получено 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 оригинал 20 января 2017 г.. Получено 7 января 2017.
  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 стеклами товаров для дома. Получено 26 ноября 2018.
  18. ^ [«Справочник ASHRAE 2009 г. - Основы (издание I-P)». В архиве из оригинала 17 октября 2015 г.. Получено 21 сентября 2015.? Справочник ASHRAE 2009 г. - Основы (издание I-P)]. (стр: 38.2). Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc
  19. ^ "Положение о единицах измерения 1995 г.". Получено 7 ноября 2019.
  20. ^ «Оптовый рынок газа ГБ». Управление рынков газа и электроэнергии. В архиве из оригинала 30 сентября 2013 г.. Получено 13 января 2013. 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. ^ Хашер, 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 оригинал (PDF) 20 ноября 2008 г.. Получено 30 марта 2012. Рабочий документ глобального исследования нефти и газа NPC.
  23. ^ «Блок тепла по Цельсию». Архивировано из оригинал 25 декабря 2016 г.. Получено 10 февраля 2017.

внешняя ссылка