BTU

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Πήδηση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση

Η βρετανική μονάδα θερμότητας (Αγγλικά: British thermal unit, συντομογραφία: BTU ή Btu) είναι μία παραδοσιακή μονάδα έργου ισοδύναμη με περίπου 1055 τζάουλ. Είναι η ποσότητα έργου που χρειάζεται για να αυξηθεί η θερμοκρασία μίας λίμπρας νερού κατά έναν βαθμό Φαρενάιτ. Το φυσικό ανάλογο της μονάδας είναι ένα παραδοσιακό βρετανικό σπίρτο κουζίνας υγραερίου, μήκους τεσσάρων ιντσών (περίπου 10,2 εκατοστών), το οποίο αν καεί πλήρως παράγει περίπου 1 BTU. Στις επιστημονικές μελέτες και εφαρμογές το τζάουλ, η μονάδα SI της ενέργειας, έχει αντικαταστήσει κατά μεγάλο βαθμό το BTU.

Η παράγωγη μονάδα BTU/h (BTU ανά ώρα) χρησιμοποιείται πιο συχνά ως μέτρο ισχύος στις βιομηχανίες παραγωγής ενέργειας, ατμού, θέρμανσης και κλιματισμού. Χρησιμοποιείται ακόμα σε μερικές αγγλόφωνες χώρες οι οποίες έχουν υιοθετήσει το μετρικό σύστημα, όπως ο Καναδάς, αλλά όχι το Ηνωμένο Βασίλειο. Στην Βόρεια Αμερική, η θερμαντική αξία (ενεργειακό περιεχόμενο) των καυσίμων εκφράζεται σε BTU.

Η σημειογραφία kBtu ή KBTU σημαίνει χίλια BTU. Χρησιμοποιείται στην εκτίμηση μεγέθους συστημάτων θέρμανσης και στον Δείκτη Κατανάλωσης Ενέργειας (Αγγλικά: Energy Use Index, συντομογραφία: EUI) εκφραζόμενη ως χίλια BTU ετήσιας κατανάλωσης ενέργειας ανά τετραγωνικό πόδι κτιρίου. Το MBTU αναπαριστά ένα εκατομμύριο BTU. Η άτυπη σημειογραφία MMBtu ή mmBtu χρησιμοποιείται μερικές φορές για να αναπαραστήσει ένα εκατομμύριο BTU (δείτε την ενότητα «Ορισμοί» παρακάτω).

Ορισμοί[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ένα BTU είναι η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία μίας λίμπρας υγρού νερού (του συστήματος βαρών με 16 ουγγίας κατά λίβραν) κατά έναν βαθμό Φαρενάιτ υπό σταθερή πίεση μίας Ατμόσφαιρας.[1] Όπως και με την θερμίδα, υπάρχουν πολλοί ορισμοί του BTU, επειδή η θερμοκρασιακή απόκριση του νερού ως προς την προσφορά θερμότητας είναι μη γραμμική. Αυτό σημαίνει ότι η αλλαγή στην θερμοκρασία μιας μάζας νερού προκαλούμενη από ένα ορισμένο ποσό θερμότητας είναι εξαρτώμενη από την αρχική θερμοκρασία του νερού. Για αυτόν τον λόγο ορισμοί του BTU βασισμένοι σε διαφορετικές αρχικές θερμοκρασίες μπορεί να διαφέρουν μέχρι και 0,5%.

Ονομαστική θερμοκρασία
Ισοδύναμο BTU σε joule Σημειώσεις
39 °F (3,9 °C) ≈ 1059,67 Χρησιμοποιεί την θερμιδική αξία του νερού στην μέγιστη πυκνότητά του (4 °C ή 39,2 °F).
Μέσος ≈ 1055,87 Χρησιμοποιεί τις κατά μέσο όρο τιμές μίας θερμίδας σταθμισμένες για θερμοκρασίες νερού από 0 °C ως 100 °C (32 °F ως 212 °F).
Διεθνής Πίνακας Ατμού ≡ 1055,05585262 Ο πιο διαδεδομένος ορισμός του BTU χρησιμοποιεί την θερμίδα του Διεθνούς Πίνακα Ατμού (αγγλ. International Steam Table, συντμ. IT), η οποία ορίστηκε από το Πέμπτο Διεθνές Συνέδριο για τις Ιδιότητες του Ατμού (Λονδίνο, Ιούλιος 1956) ως ισοδύναμη με ακριβώς 4,1868 J.
ISO ≡ 1055,056 Διεθνές πρότυπο ISO 31-4 για τις Ποσότητες και μονάδες—Μέρος 4: Θερμότητα,[2] Παράρτημα A. Η τιμή αυτή χρησιμοποιεί την θερμίδα IT και είναι στρογγυλεμένη με ρεαλιστική ακρίβεια.
59 °F (15 °C) ≡ 1054,804 Κυρίως Αμερικανική. Χρησιμοποιεί την θερμίδα των 15°C, η οποία με την σειρά της είναι ορισμένη ως ακριβώς 4,1855 J (Comité international 1950; PV, 1950, 22, 79–80).
60 °F (15,6 °C) ≈ 1054,68 Κυρίως Καναδική.
63 °F (17,2 °C) ≈ 1054,68
Θερμοχημική ("Th"[3]) ≡ 1054,35026444 Χρησιμοποιεί την «θερμοχημική θερμίδα» των ακριβώς 4,184 J.

Η μονάδα MBtu ή mBtu ορίστηκε ως μία χιλιάδα BTU, υποτιθέμενα από το Ρωμαϊκό αριθμητικό σύστημα όπου το "M" ή "m" σημαίνει μία χιλιάδα (1.000). Η σημειογραφία αυτή συγχέεται εύκολα με το πρόθεμα SI mega- (M), το οποίο καθορίζει πολλαπλασιασμό με παράγοντα ενός εκατομμυρίου (×106), ή με το πρόθεμα SI milli- (m), το οποίο καθορίζει διαίρεση με παράγοντα μίας χιλιάδας (×10−3).

Για την αποφυγή σύγχυσης, μερικές εταιρείες και μηχανικοί χρησιμοποιούν την σημειογραφία "MMBtu" ή "mmBtu" για να αναπαραστήσουν ένα εκατομμύριο BTU (αν και το MM ως ρωμαϊκός αριθμός παραδοσιακά αναπαριστούσε τον αριθμό 2.000). Σε πολλά πλαίσια αυτή η μορφή σημειογραφίας είναι παρωχημένη και αποτρέπεται υπέρ της χρήσης των πιο προσφάτων προθεμάτων SI. Εναλλακτικά, ο όρος therm μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αναπαραστήσει 100.000 (ή 105) BTU, και ο όρος quad για 1015 BTU. Μερικές εταιρείες χρησιμοποιούν επίσης τον όρο "BtuE6" για να αποφύγουν την σύγχυση μεταξύ των 103 BTU και των 106 BTU.[4]

Μετατροπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ένα BTU είναι περίπου:

  • 1,054 με 1,060 kJ (κιλοτζάουλ)
  • 0,293071 W·h (βατώρες)
  • 252 με 253 cal (θερμίδες, ή «μικρές θερμίδες»)
  • 0,25 kcal (κιλοθερμίδες, «μεγάλες θερμίδες», ή «θερμίδες φαγητού»)
  • 25.031 με 25.160 ft·pdl (foot-poundal)
  • 778 με 782 ft·lbf (ποδόλιβρα)
  • 5,40395 (lbf/in2)·ft3

Ένα BTU μπορεί να προσεγγισθεί ως η θερμότητα που παράγεται από ένα ξύλινο σπίρτο κουζίνας[5] ή το ποσό ενέργειας που χρειάζεται για να ανυψωθεί ένας βάρος μίας λίμπρας κατά 778 feet (237 m).[5]

Για φυσικό αέριο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Σε εφαρμογές φυσικού αερίου, κατά σύμβαση 1 MMBtu (1 εκατομμύριο BTU) = 1,054615 GJ.[6]
  • Το ενεργειακό περιεχόμενο (υψηλή ή χαμηλή θερμαντική αξία) ενός όγκου φυσικού αερίου μεταβάλλεται με την σύσταση του φυσικού αερίου, το οποίο σημαίνει ότι δεν υπάρχει καθολικός παράγοντας μετατροπής για τον αριθμό των BTU ανά όγκο. 1 πρότυπο κυβικό πόδι μια μέσης σύστασης φυσικού αερίου αποφέρει ≈ 1030 BTU (μεταξύ 1010 BTU και 1070 BTU, εξαρτάται από την ποιότητα, όταν καίγεται)
  • Ως χονδρική προσέγγιση, 1000 ft3 φυσικού αερίου αποφέρουν  ≈ 1 MMBTU ≈ 1 GJ
  • 1 ft3 φυσικού αερίου αποφέρει ≈ 1000 BTU
  • Για μετατροπή αξίας φυσικού αερίου 1000 m3 ≈ 36,906 MMBTU και 1 MMBTU ≈ 27,096 m3

Ως μονάδα ισχύος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Όταν χρησιμοποιείται ως μονάδα ισχύος για συστήματα θέρμανσης και ψύξης, η ορθή σημειογραφία είναι BTU ανά ώρα (BTU/h), ωστόσο αυτό συχνά συντομογραφείται ως απλά "BTU".[7]

Συναφείς μονάδες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • 1 τόνος ψύξης, μία κοινή μονάδα σε Βορειοαμερικανικές εφαρμογές κατάψύξης και κλιματισμού, είναι 12.000 BTU/h (3,52 kW). Είναι η ποσότητα ισχύος που χρειάζεται για να ψυχθεί 1 short ton (0,893 long tons; 0,907 t) νερού σε πάγο σε 24 ώρες.
  • 1 therm ορίζεται στις Ηνωμένες Πολιτείες και στην Ευρωπαϊκή Ένωση ως 100.000 BTU—αλλά οι ΗΠΑ χρησιμοποιούν το BTU59 °F ενώ η ΕΕ το BTUIT. Το therm χρησιμοποιείται για την διατίμηση φυσικού αερίου.[9]
  • 1 quad (συντομογραφία για το quadrillion: τετράκις εκατομμύρια BTU) είναι 1015 BTU, το οποίο είναι περίπου ένα εξατζάουλ (1.055×1018 J). Τα quads χρησιμοποιούνται στις Ηνωμένες Πολιτείες για να αναπαραστήσουν την ετήσια κατανάλωση ενέργεια μεγάλων οικονομιών. Για παράδειγμα η οικονομία των ΗΠΑ χρησιμοποίησε 99,75 quad το 2005.[10] Ένα quad/έτος είναι περίπου 33,43 γιγαβάτ.

Το BTU δεν πρέπει να συγχέεται με το Board of Trade Unit (BOTU), το οποίο είναι μια πολύ μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας (1 kW·h or 3.412 BTU).

To BTU χρησιμοποιείται συχνά για να εκφράσει την απόδοση της μετατροπής της θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια, σε σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Τα μεγέθη αναφέρονται σε όρους ποσοτήτων θερμότητας σε BTU που απαιτούνται για την παραγωγή 1 kW·h ηλεκτρικής ενέργειας. Ένα τυπικό εργοστάσιο ηλεκτρικής ενέργειας από γαιάνθρακα παράγει 10.500 BTU/kW·h, απόδοση της τάξεως του 32 με 33%.[11]

Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. «What is British thermal unit (Btu)? definition and meaning». Businessdictionary.com. Ανακτήθηκε στις 2011-11-11. 
  2. International standard ISO 31-4:1992 Quantities and units—Part 4: Heat
  3. Btu - Kilocalories units conversion
  4. EIA (2012-09-17). «What are Mcf, BTU, and therms? How do I convert prices in Mcf to BTUs and therms?». US Government. 
  5. 5,0 5,1 Energy and the Environment.
  6. «Energy Measurements». Energy.gov.ab.ca. Ανακτήθηκε στις 5 April 2014. 
  7. Ken Matesz (2010). Masonry Heaters: Designing, Building, and Living with a Piece of the Sun. Chelsea Green Publishing. 
  8. 2009 ASHRAE Handbook – Fundamentals (I-P Edition). (pp: 38.2).
  9. «The GB gas wholesale market». OFGEM. Ανακτήθηκε στις Jan 13, 2013. The wholesale gas market in Britain has one price for gas irrespective of where the gas comes from. This is called the National Balancing Point (NBP) price of gas and is usually quoted in price per therm of gas. 
  10. Husher, John Durbin.
  11. Electric Generation Efficiency, NPC Global Oil & Gas Study, 18 July 2007

Εξωτερικοί σύνδεσμοι[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]