Британская тепловая единица

Единица энергии

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 энергии в системе СИ 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

Первоначально БТЕ определялось как количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 эвердупуа -фунта жидкой воды на 1 градус по Фаренгейту при постоянном давлении в одну атмосферную единицу . ^[4] Существует несколько различных определений Btu, которые немного отличаются. 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 Btu в зависимости от температуры воды различаются до 0,5%.

Префиксы

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 по энергетике, 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 равна 10 термам или одному MMBtu (миллиону БТЕ). Единица квад обычно используется для обозначения одного квадриллиона (10 ¹⁵ ) БТЕ. ^[14]

Конверсии

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 )⋅фут 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

• Канадское определение ценообразования на природный газ состоит в том, что1 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 перевода 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 м ³ ) природного газа дают ≈1 000 000 БТЕ ≈1 ГДж .
• Для конвертации цен на природный газ1000 м ³ ≈ 36,9 млн БТЕ и1 000 000 БТЕ ≈27,1 м ³

БТЕ/ч

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

• 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 (фут 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, которые вступили в силу с 1 января 2000 года. ^[21] По состоянию на 2013 год ^{[обновлять]}этот терм все еще 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 ). Квадраты используются в Соединенных Штатах для представления годового потребления энергии в крупных экономиках: например, в экономике США в 2005 году использовалось 99,75 квадов. ^[23] Один квад/год составляет около 33,43 гигаватт.

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]

Смотрите также

• Преобразование единиц
• Скрытая теплота
• Метрика
• Тонна охлаждения

Примечания

1. 4,184 × 453,59237 ×5/9
2. 4,1868 × 453,59237 × 5 ⁄ 9

Рекомендации

1. В короткой заметке Воледж отмечает, что настоящий технический термин «британская тепловая единица», по-видимому, возник в Соединенных Штатах и ​​впоследствии был принят в Великобритании. См. Воледж, Г. (30 мая 1942 г.). «История британской тепловой курицы (bhuUnit». Nature . 149 (149): 613. Bibcode: 1942Natur.149..613W.doi: 10.1038 / 149613c0 . S2CID 4104904  .
2. "Спотовая цена природного газа Генри Хаба" . Управление энергетической информации США. Архивировано из оригинала 1 августа 2017 года.
3. БТЕ, используемый 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 (от 14,7 до 15,3 ° C) при постоянном давлении 14,73 фунта на квадрат. дюйм." См. «Глава 220: Фьючерсы на природный газ Генри-Хаб» (PDF) . Правила Нью-Йоркской биржи . Нью-Йоркская товарная биржа (NYMex). Архивировано (PDF) из оригинала 10 ноября 2016 г. Проверено 6 января 2017 г.
4. 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.
5. Фунт по определению равен 453,59237 грамма; см. «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 г.Один градус по Фаренгейту равен ровно5/9градуса Цельсия по определению.
6. 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 г.Специальная публикация NIST 811.
7. Соренсен, Бент (2008). Электронный мега-справочник по возобновляемым источникам энергии. Академическая пресса. п. 5. ISBN 9780123747068.
8. Кох, Вернер (2013). Таблицы VDI Steam (4-е изд.). Спрингер. п. 8. ISBN 9783642529412.Издано под эгидой Verein Deutscher Ingenieure (VDI).
9. Кардарелли, Франсуа (2012). Преобразование научных единиц: Практическое руководство по метрике. MJ Шилдс (перевод) (2-е изд.). Спрингер. п. 19. ISBN 9781447108054.
10. BS 350: Часть 1: 1974 Коэффициенты пересчета и таблицы, Часть 1. Основа таблиц. Коэффициенты пересчета . Британский институт стандартов. 1974. с. 59.
11. https://secure.sos.state.or.us/oard/displayDivisionRules.action?selectedDivision=1091 ^{[ пустой URL ]}
12. «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 г. Архивировано из оригинала 25 декабря 2016 г. Проверено 30 декабря 2016 г.
13. Прайс, Гэри Д. (2014). Энергетические системы и возобновляемые источники энергии: проектирование, эксплуатация и системный анализ. Импульс Пресс. п. 98. ИСБН 9781606505717.
14. «Энергетические единицы». Американское физическое общество . Архивировано из оригинала 31 декабря 2016 года . Проверено 26 декабря 2016 г.
15. 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
16. Ристинен, Роберт А.; Краушаар, Джек Дж. (2006). Энергия и окружающая среда . Джон Уайли и сыновья. стр. 13–14. ISBN 978-0-471-73989-0.
17. «Измерения энергии». Правительство провинции Альберта. Архивировано из оригинала 20 января 2017 года . Проверено 7 января 2017 г.
18. Кен Матес (2010). Каменные обогреватели: проектирование, строительство и жизнь с кусочком солнца . Издательство Челси Грин. п. 148.
19. 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. ОСЛК  32314774.
20. «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.
21. "Правила о единицах измерения 1995 года" . Проверено 7 ноября 2019 г.
22. "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.
23. Хашер, Джон Дурбин (2009). Кризисы 21-го века: начните бурение – 2020 год приближается . iUniverse. п. 376. ИСБН 9781440140549. ОСЛК  610004375..
24. 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.
25. "Стоградусная тепловая единица" . Архивировано из оригинала 25 декабря 2016 года . Проверено 10 февраля 2017 г. .
26. BS 350: Часть 1:1974 - Коэффициенты пересчета и таблицы; Часть 1. Основы таблиц, Коэффициенты пересчета . Британский институт стандартов. 1974. с. 59.
27. 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

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