Brytyjska jednostka cieplna - British thermal unit

„BTU” przekierowuje tutaj. W przypadku innych zastosowań zobacz BTU (ujednoznacznienie) .

Brytyjska jednostka cieplna ( BTU lub BTU ) jest jednostką ciepła ; definiuje się ją jako ilość ciepła potrzebną do podniesienia temperatury jednego funta wody o jeden stopień Fahrenheita . Jest to również część jednostek zwyczajowych Stanów Zjednoczonych . Obecnie wiadomo, że ciepło jest równoważne energii. Współczesną jednostką SI dla ciepła i energii jest dżul (J) ; jeden BTU wynosi około 1055  J (w zakresie 1054–1060 J w zależności od konkretnej definicji; patrz poniżej).

Podczas gdy w pracy naukowej jednostki ciepła są często zastępowane jednostkami energii, w niektórych dziedzinach są one nadal wykorzystywane. Na przykład w Stanach Zjednoczonych cena gazu ziemnego jest podawana w dolarach za ilość gazu ziemnego, która po spaleniu dałaby 1 milion BTU energii cieplnej.


Definicje

BTU pierwotnie zdefiniowana jako ilość ciepła wymaganego do zwiększenia temperatury 1 avoirdupois funta wody w stanie ciekłym o 1 stopień Celsjusza, przy stałym ciśnieniu jednej jednostki atmosferycznego . Istnieje kilka różnych definicji BTU, które nieznacznie się różnią. Odzwierciedla to fakt, że zmiana temperatury masy wody spowodowana dodaniem określonej ilości ciepła (obliczonej w jednostkach energii, zwykle dżulach) zależy w niewielkim stopniu od początkowej temperatury wody. Jak widać w poniższej tabeli, definicje BTU oparte na różnych temperaturach wody różnią się nawet o 0,5%.

Wariant Energia (J) Uwagi
Termochemiczny ≈1054,35 Pierwotnie termochemiczny BTU był definiowany jako ciepło wymagane do podniesienia temperatury jednego funta wody od punktu zamarzania do punktu wrzenia, podzielone przez różnicę temperatur (180°F). Podstawą jej nowoczesnego określenia w jednostkach SI jest podobna, termochemiczna kaloria , którą pierwotnie definiowano jako ciepło potrzebne do podniesienia temperatury jednego grama wody od zamarzania do wrzenia podzielone przez różnicę temperatur w stopniach Celsjusza (100°C ). Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna definiuje teraz kalorię termochemiczną jako dokładnie 4,184 J. Termochemiczny BTU jest następnie definiowany przy użyciu konwersji z gramów na funty iz Celsjusza na Fahrenheita.
59°F (15,0°C) 1054,80 Używany do wyceny amerykańskiego gazu ziemnego.
60 °F (15,6 °C) ≈1054,68 Głównie kanadyjski .
39°F (3,9°C) ≈1059,67 Wykorzystuje wartość kaloryczną wody o maksymalnej gęstości (4 °C, 39,2 °F).
TO ≈1055,06 Wczesne próby zdefiniowania jednostek ciepła bezpośrednio w jednostkach energii, a tym samym usunięcia bezpośredniego związku z właściwościami wody, podjęły Międzynarodowe Konferencje Stołów Parowych. Te konferencje pierwotnie przyjęły uproszczoną definicję, że 860 kalorii „IT” odpowiada dokładnie 1 międzynarodowej watogodzinie (nie jest to to samo, co współczesna watogodzina). Definicja ta ostatecznie stała się stwierdzeniem, że 1 kaloria IT to dokładnie 4,1868 J. BTU jest następnie obliczane na podstawie kalorii, tak jak ma to miejsce w przypadku termochemicznych definicji BTU i kalorii, jak w międzynarodowej normie ISO 31-4 Ilości i jednostki — część 4: Ciepło i norma brytyjska BS 350:Część 1:1974 Współczynniki przeliczeniowe i tabele .

Przedrostki

Jednostki kBtu są używane do śledzenia zużycia energii w budynku i wymiarowania systemu grzewczego. Wskaźnik zużycia energii (EUI) reprezentuje kBtu na stopę kwadratową klimatyzowanej powierzchni podłogi. „k” oznacza 1000.

Jednostka Mbtu jest używana w gazie ziemnym i innych gałęziach przemysłu do wskazania 1000 BTU. Istnieje jednak niejednoznaczność polegająca na tym, że system metryczny (SI) używa prefiksu „M”, aby wskazać milion (1 000 000). Mimo to „MMbtu” jest często używane do oznaczenia miliona BTU, szczególnie w przemyśle naftowym i gazowym.

Analitycy energetyczni przyzwyczajeni do metryki „k” dla 1000 częściej używają MBtu do reprezentowania miliona, zwłaszcza w dokumentach, w których M oznacza milion w innych jednostkach energii lub kosztach, takich jak MW, MWh i $.

Jednostka term jest używana do reprezentowania 100 000 BTU. Dekaterma to 10 term lub jeden MMBtu (milion Btu). Czwórka jednostkowa jest powszechnie używana do reprezentowania jednego biliarda (10 15 ) BTU.

Konwersje

Jeden Btu to w przybliżeniu:

Btu można w przybliżeniu określić jako ciepło wytworzone przez spalenie jednej drewnianej zapałki kuchennej lub jako ilość energii potrzebną do podniesienia jednego funta (0,45 kg) wagi 778 stóp (237 m).

Do gazu ziemnego

Główny artykuł: Ceny gazu ziemnego
  • W przypadku cen gazu ziemnego , kanadyjska definicja jest taka:1 000 000  Btu ≡1,054 615  GJ .
  • Zawartość energii (wysoka lub niska wartość opałowa) objętości gazu ziemnego zmienia się w zależności od składu gazu ziemnego, co oznacza, że ​​nie ma uniwersalnego współczynnika konwersji energii na objętość. 1 stopa sześcienna (28 litrów) średniego uzysku gazu ziemnego ≈ 1030 Btu (pomiędzy 1010 Btu a 1070 Btu, w zależności od jakości, po spaleniu)
  • W przybliżeniu, 1000 stóp sześciennych (28 m 3 ) gazu ziemnego daje ≈1 000 000  Btu ≈1 GJ .
  • Do przeliczania cen gazu ziemnego 1000 m 3 ≈ 36,9 mln Btu i1 000 000  Btu ≈27,1 m 3

BTU/h

Jednostką mocy układów ogrzewania i chłodzenia w układzie SI jest wat . Btu na godzinę (Btu/h) jest czasami używane w Ameryce Północnej, chociaż „Btu/h” jest czasami skracane do „Btu”. MBH — tysiące Btus na godzinę — jest również powszechne.

  • 1 W to około 3,412142 Btu/h
  • 1000 Btu/h to około 293,1 W
  • 1 KM to około 2544 Btu/h

Jednostki stowarzyszone

  • 1 tona chłodzenia , typowa jednostka w północnoamerykańskich zastosowaniach chłodniczych i klimatyzacyjnych, wynosi 12 000 Btu/h (3,52 kW). Jest to szybkość wymiany ciepła potrzebna do zamrożenia 1 krótkiej tony (907 kg) wody w lodzie w ciągu 24 godzin.
  • W Stanach Zjednoczonych i Kanadzie wartość R opisująca wydajność izolacji termicznej jest zazwyczaj podawana w stopach kwadratowych Fahrenheita na brytyjską jednostkę cieplną (ft 2 ⋅°F⋅h/Btu). Na jedną stopę kwadratową izolacji, jeden BTU na godzinę ciepła przepływa przez izolator na każdy stopień różnicy temperatur na nim.
  • 1 terma jest zdefiniowana w Stanach Zjednoczonych i Unii Europejskiej jako 100 000 Btu — ale USA używa Btu 59 ° F, podczas gdy UE używa Btu IT . Przepisy Zjednoczonego Królestwa zostały zmienione w celu zastąpienia term dżulami ze skutkiem od 1 stycznia 2000 r. Od 2013 r. term jest nadal używany w ustalaniu cen gazu ziemnego w Wielkiej Brytanii.
  • 1 quad (skrót od kwadrylion  Btu) to 10 15  Btu, czyli około 1 eksadżula (1,055 × 10 18  J ). Quady są używane w Stanach Zjednoczonych do przedstawiania rocznego zużycia energii w dużych gospodarkach: na przykład w 2005 r. gospodarka USA zużyła 99,75 quadów. Jeden quad na rok to około 33,43 gigawatów.

Btu nie należy mylić z Board of Trade Unit (BTU), przestarzałym brytyjskim synonimem kilowatogodziny (1 kW⋅h lub 3412 Btu).

Btu jest często używany do wyrażania sprawności konwersji ciepła na energię elektryczną w elektrowniach. Podane liczby dotyczą ilości ciepła w Btu potrzebnej do wytworzenia 1 kW⋅h energii elektrycznej. Typowa elektrownia węglowa pracuje przy 10500 Btu/kWh (3,1 kWh/kWh), przy sprawności 32–33%.

Jednostka ciepła w stopniach Celsjusza (CHU) to ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury jednego funta wody o jeden stopień Celsjusza . Jest równy 1,8 BTU lub 1899 dżuli. W 1974 roku jednostka ta była „jeszcze czasami używana” w Wielkiej Brytanii jako alternatywa dla BTU.

Inną starą jednostką energii w systemie metrycznym jest kaloria , która jest definiowana jako ilość ciepła wymagana do podniesienia temperatury jednego grama wody o jeden stopień Celsjusza .

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki