Британская тепловая единица
Британская тепловая единица ( БТЕ ) является мерой тепла , которая является формой энергии . Первоначально оно определялось как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус по Фаренгейту . Это также часть обычных единиц Соединенных Штатов . [1] Единицей в системе СИ энергии является джоуль (Дж) ; одна БТЕ равна примерно 1055 Дж (варьируется в диапазоне 1054–1060 Дж в зависимости от конкретного определения БТЕ; см. ниже).
Хотя в научной работе единицы теплоты часто заменяются единицами энергии, в некоторых областях они все еще используются. Например, в Соединенных Штатах цена на природный газ указывается в долларах за количество природного газа, которое при сжигании даст 1 миллион БТЕ (1 «ММБТЕ») тепловой энергии. [2] [3]
Определения
[ редактировать ]Первоначально БТЕ определялось как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта жидкой воды на один градус по Фаренгейту при постоянном давлении в одну атмосферную единицу . [4] Существует несколько различных определений Btu, которые немного различаются. Это отражает тот факт, что изменение температуры массы воды из-за добавления определенного количества тепла (рассчитываемого в энергетических единицах, обычно джоулях) незначительно зависит от начальной температуры воды. Как видно из таблицы ниже, определения БТЕ, основанные на различных температурах воды, различаются до 0,5%.
| Вариант | Энергия (Дж) | Примечания |
|---|---|---|
| Термохимический | ≈1,054.35 [а] | Первоначально термохимическая БТЕ определялась как теплота, необходимая для повышения температуры одного фунта воды от точки замерзания до точки кипения, деленная на 180 (изменение температуры составляло 180 °F). В основе его современного определения в единицах СИ лежит концептуально аналогичная термохимическая калория , первоначально определяемая как теплота, необходимая для повышения температуры одного грамма воды от замерзания до кипения, деленная на 100 (изменение температуры составляет 100 ° C). Термохимическая калория равна ровно 4,184 Дж по определению Международной организации по стандартизации (ISO). [4] Термохимический БТЕ рассчитывается путем перевода граммов в фунты и из Цельсия в Фаренгейты. [5] |
| 59 ° F (15,0 ° C) | ≈1,054.80 [6] | Используется для ценообразования на американский природный газ. [3] |
| 60 ° F (15,6 ° C) | ≈1,054.68 [7] | В основном канадцы . [ нужна ссылка ] |
| 39 ° F (3,9 ° С) | ≈1,059.67 [7] | Использует калорийность воды при максимальной плотности (4 °C, 39,2 °F). [ нужна ссылка ] |
| ЭТО | ≈1,055.06 [б] | Первая попытка определить тепловые единицы непосредственно через энергетические единицы и, следовательно, устранить прямую связь со свойствами воды, была предпринята на Международных конференциях по таблице пара. Первоначально на этих конференциях было принято упрощенное определение, согласно которому 860 «ИТ» калорий соответствуют ровно 1 международному ватт-часу (не то же самое, что современный ватт-час). Это определение в конечном итоге превратилось в утверждение, что 1 ИТ-калория равна ровно 4,1868 Дж. [4] [8] Затем БТЕ рассчитывается на основе калории, как это делается для термохимических определений БТЕ и калории, как в Международном стандарте ISO 31-4 «Количества и единицы измерения — Часть 4: Тепло» и Британском стандарте BS 350: Часть 1: 1974 Коэффициенты пересчета. и таблицы . [5] [9] [10] |
Префиксы
[ редактировать ]Единицы кБТЕ используются при отслеживании энергопотребления зданий и определении размеров систем отопления. Индекс энергопотребления (EUI) представляет собой кБТЕ на квадратный фут кондиционируемой площади. «к» означает 1000. [11]
Единица МБТЕ используется в газовой и других отраслях промышленности для обозначения 1000 БТЕ. [12] [13] Однако существует двусмысленность в том, что в метрической системе (СИ) используется префикс «М» для обозначения « Мега- », одного миллиона (1 000 000). Несмотря на это, «MMbtu» часто используется для обозначения одного миллиона Btu, особенно в нефтегазовой отрасли. [14]
Аналитики в области энергетики, привыкшие к метрике «k» (« кило- ») для 1000, с большей вероятностью будут использовать MBtu для обозначения одного миллиона, особенно в документах, где M представляет один миллион в других единицах энергии или стоимости, таких как МВт, МВт-ч и доллары США. . [15]
Единица измерения « терм » используется для обозначения 100 000 БТЕ. [12] Декатерма — это 10 терм или одна MMBtu (миллион БТЕ). Единица квад обычно используется для обозначения одного квадриллиона (10 15 ) БТЕ. [14]
Конверсии
[ редактировать ]Один БТЕ составляет примерно:
- 1,0551 кДж ( килоджоуль )
- 0,2931 Вт⋅ч ( ватт-часы )
- 252,2 кал ( калорий )
- 0,2522 ккал (килокалорий)
- От 25 031 до 25 160 фут-фунтов ( фут-паундаль )
- 778,2 фут-фунт-сила ( фут-фунт-сила )
- 5,40395 (фунт-сила/дюйм 2 )⋅ft 3
БТЕ можно приблизительно определить как тепло, выделяемое при горении одной деревянной кухонной спички, или как количество энергии, необходимое для поднятия груза весом в один фунт (0,45 кг) на высоту 778 футов (237 м). [16]
Для природного газа
[ редактировать ]- При ценообразовании на природный газ канадское определение гласит: 1 000 000 БТЕ ≡ 1,054 615 ГДж . [17]
- Энергосодержание (высокая или низкая теплотворная способность) объема природного газа варьируется в зависимости от состава природного газа, что означает, что не существует универсального коэффициента пересчета энергии в объем. 1 кубический фут (28 литров) среднего природного газа дает ≈ 1030 БТЕ (от 1010 БТЕ до 1070 БТЕ, в зависимости от качества, при сжигании)
- В грубом приближении 1000 кубических футов (28 м3). 3 ) добычи природного газа ≈ 1 000 000 БТЕ ≈ 1 ГДж .
- Для пересчета цен на природный газ 1000 м 3 ≈ 36,9 млн БТЕ и 1 000 000 БТЕ ≈ 27,1 млн. 3
БТЕ/ч
[ редактировать ]Единицей мощности систем отопления и охлаждения в системе СИ является ватт . БТЕ в час (БТЕ/ч) иногда используется в Северной Америке и Великобритании — последнее в основном для кондиционирования воздуха, хотя «БТЕ/ч» иногда сокращается до «БТЕ». [18] MBH — тысячи БТЕ в час — также распространено. [19]
- 1 Вт составляет примерно 3,412142 БТЕ/ч. [20]
- 1000 БТЕ/ч — это примерно 0,2931 кВт.
- 1 л.с. составляет примерно 2544 БТЕ/ч.
Связанные подразделения
[ редактировать ]- 1 тонна охлаждения , распространенная 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 значение R , которое описывает характеристики теплоизоляции , обычно указывается в квадратных футах градусах Фаренгейта-часа на британскую тепловую единицу (футы). 2 ⋅°F⋅ч/БТЕ). 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 БТЕ, но в США используется БТЕ 59 °F , а в ЕС — БТЕ IT . В правила Соединенного Королевства были внесены поправки, заменяющие термы на джоули, начиная с 1 января 2000 года. [21] По состоянию на 2013 год [update] этот термин до сих пор используется при ценообразовании на природный газ в Соединенном Королевстве. [22]
- 1 квад (сокращение от квадриллиона БТЕ) равен 10. 15 БТЕ, что составляет около 1 эксаджоуля ( 1,055 × 10 18 Дж ). Четырехугольники используются в Соединенных Штатах для представления годового потребления энергии в крупных экономиках: например, в 2005 году в экономике США использовалось 99,75 квадратов. [23] Один квад/год составляет около 33,43 гигаватта.
Не следует путать БТЕ с единицей Торговой палаты (БТЕ), устаревшим британским синонимом киловатт-часа (1 кВт⋅ч или 3412 БТЕ).
БТЕ часто используется для выражения эффективности преобразования тепла в электрическую энергию на электростанциях. Цифры указаны в единицах количества тепла в БТЕ, необходимого для выработки 1 кВт⋅ч электрической энергии. Типичная угольная электростанция работает с мощностью 10 500 БТЕ/кВтч (3,1 кВтч/кВтч), КПД 32–33%. [24]
Стоградусная тепловая единица (CHU) — это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус Цельсия . Она равна 1,8 БТЕ или 1899 джоулей. [25] В 1974 году эта единица «все еще иногда использовалась» в Соединенном Королевстве в качестве альтернативы БТЕ. [26]
Еще одной 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 . [27]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ↑ В короткой заметке Воледж отмечает, что настоящий технический термин «британская тепловая единица», по-видимому, возник в Соединенных Штатах и впоследствии был принят в Великобритании. Видеть Уоледж, Г. (30 мая 1942 г.). «История британской тепловой курицы (bhuUnit» . Nature . 149 (149): 613. Bibcode : 1942Natur.149..613W . doi : 10.1038/149613c0 . S2CID 4104904 .
- ^ «Спотовая цена природного газа Генри Хаб» . Управление энергетической информации США. Архивировано из оригинала 1 августа 2017 года.
- ^ Jump up to: а б БТЕ, используемая при ценообразовании на природный газ в США, представляет собой «количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 фунта эвердупуа чистой воды с 58,5 до 59,5 ° F (с 14,7 до 15,3 ° C) при постоянном давлении 14,73 фунта на квадратный дюйм. " Видеть «Глава 220: Фьючерсы на природный газ Генри Хаба» (PDF) . Правила Нью-Йоркской биржи . Нью-Йоркская товарная биржа (NYMex). Архивировано (PDF) из оригинала 10 ноября 2016 года . Проверено 6 января 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с Смит, Дж. М.; Ван Несс, ХК; Эбботт, ММ (2003). Введение в химико-технологическую термодинамику . Б.И. Бхатт (адаптация) (6-е изд.). Тата МакГроу-Хилл Образование. п. 15. ISBN 0-07-049486-Х .
- ^ Jump up to: а б По определению фунт равен 453,59237 грамма; видеть «Приложение C к Справочнику 44 NIST, Спецификации, допуски и другие технические требования к устройствам для взвешивания и измерения, Общие таблицы единиц измерения» (PDF) . Национальное бюро стандартов США. п. С-12. Архивировано из оригинала (PDF) 26 ноября 2006 года. одному градусу Фаренгейта. Один градус по Фаренгейту равен ровно 5/9 определению . градуса Цельсия по
- ^ Томпсон, Эмблер; Тейлор, Барри Н. «Руководство по использованию Международной системы единиц (СИ), издание 2008 г.» (PDF) . Национальный институт стандартов и технологий (NIST). п. 58. Архивировано (PDF) из оригинала 3 июня 2016 года. Специальная публикация NIST 811.
- ^ Jump up to: а б Соренсен, Бент (2008). Справочник e-Mega Focus по возобновляемым источникам энергии . Академическая пресса. п. 5. ISBN 9780123747068 .
- ^ Кох, Вернер (2013). Таблицы VDI Steam (4-е изд.). Спрингер. п. 8. ISBN 9783642529412 . Издается под эгидой Ассоциации немецких инженеров (VDI).
- ^ Кардарелли, Франсуа (2012). Преобразование научных единиц: Практическое руководство по метрике . MJ Шилдс (перевод) (2-е изд.). Спрингер. п. 19. ISBN 9781447108054 .
- ^ BS 350: Часть 1: 1974 Коэффициенты пересчета и таблицы, Часть 1. Основа таблиц. Коэффициенты пересчета . Британский институт стандартов. 1974. с. 59.
- ^ «ДОБРОВОЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ» . Секретарь штата Орегон по административным правилам .
- ^ Jump up to: а б «Что такое Mcf, Btu и термальные единицы? Как мне преобразовать цены в Mcf в BTU и термальные единицы?» . Управление энергетической информации США . 6 апреля 2016 года. Архивировано из оригинала 25 декабря 2016 года . Проверено 30 декабря 2016 г.
- ^ Прайс, Гэри Д. (2014). Энергетические системы и возобновляемые источники энергии: проектирование, эксплуатация и системный анализ . Импульс Пресс. п. 98. ИСБН 9781606505717 .
- ^ Jump up to: а б «Энергетические единицы» . Американское физическое общество . Архивировано из оригинала 31 декабря 2016 года . Проверено 26 декабря 2016 г.
- ^ Кук, Уоррен С. (2018): https://betterbuildingssolutioncenter.energy.gov/sites/default/files/attachments/Home%20Energy%20Score%20Report%20Example.pdf https://www.oregon.gov/energy/ Данные и отчеты/Документы/BER-Chapter-1-Energy-Numbers.pdf
- ^ Ристинен, Роберт А.; Краушаар, Джек Дж. (2006). Энергия и окружающая среда . Джон Уайли и сыновья. стр. 13–14 . ISBN 978-0-471-73989-0 .
- ^ «Энергетические измерения» . Правительство провинции Альберта. Архивировано из оригинала 20 января 2017 года . Проверено 7 января 2017 г.
- ^ Кен Матеш (2010). Каменные обогреватели: проектирование, строительство и жизнь с кусочком солнца . Издательство Челси Грин. п. 148.
- ^ Аримес, Том (1994). Справочник по ОВиК и химической стойкости для инженеров и архитекторов: сборник . Лексингтон, Кентукки: BCT. п. 11-12. ISBN 0-9640967-0-6 . OCLC 32314774 .
- ^ «Справочник ASHRAE 2009 г. – Основы (IP-издание)» . Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха , Inc. Архивировано из оригинала 17 октября 2015 года . Проверено 21 сентября 2015 г.
- ^ «Правила о единицах измерения 1995 года» . Проверено 7 ноября 2019 г.
- ^ «Оптовый рынок газа Великобритании» . Управление рынков газа и электроэнергии . Архивировано из оригинала 30 сентября 2013 года . Проверено 13 января 2013 г.
На оптовом газовом рынке Великобритании единая цена на газ независимо от того, откуда он поступает. Это называется ценой газа в Национальной точке балансирования (NBP) и обычно указывается в цене за единицу газа.
- ^ Хашер, Джон Дурбин (2009). Кризисы 21-го века: начните бурение – 2020 год приближается . iUniverse. п. 376. ИСБН 9781440140549 . OCLC 610004375 . .
- ^ Беллман, Дэвид К., изд. (18 июля 2007 г.). «Эффективность производства электроэнергии» (PDF) . Национальный нефтяной совет (NPC). Архивировано из оригинала (PDF) 20 ноября 2008 года . Проверено 30 марта 2012 г. Рабочий документ Глобального исследования нефти и газа NPC.
- ^ «Стоградусная тепловая единица» . Архивировано из оригинала 25 декабря 2016 года . Проверено 10 февраля 2017 г. .
- ^ BS 350: Часть 1:1974 – Коэффициенты пересчета и таблицы; Часть 1. Основы таблиц, Коэффициенты пересчета . Британский институт стандартов. 1974. с. 59.
- ^ Харгроув, Джеймс Л. (2007). «Предлагает ли история единиц пищевой энергии решение «путаницы калорий»?» . Журнал питания . 6:44 . дои : 10.1186/1475-2891-6-44 . ПМЦ 2238749 . ПМИД 18086303 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Правила о единицах измерения 1995 года» . www.legislation.gov.uk . ХМСО . 13 июля 1995 года . Проверено 23 февраля 2018 г.
- «Природный газ: учебник для начинающих» . www.nrcan.gc.ca . Природные ресурсы Канады . 27 ноября 2015 г. Архивировано из оригинала 24 февраля 2018 г. . Проверено 23 февраля 2018 г.