Перевести одиниці брит

Перекласти одиницю: брит. терм. одиниця (терм.) на куб. фунт [BTU(Т)/фут³] джоуль на кубічний метр [Дж/м³]

Пристрої радіочастотної ідентифікації у вас у кишені

Конвертер щільності енергії та питомої теплоти згоряння (за обсягом) використовується для перетворення одиниць кількох фізичних величин, які використовуються для кількісної оцінки енергетичних властивостей речовин у різних галузях науки та техніки.

Визначення та одиниці виміру

Щільність енергії

Щільність енергіїпалива, звана також енергоємністю, визначається як кількість енергії, що виділяється при повному згорянні палива, на одиницю його маси або обсягу. На відміну від англійської мови, де є два терміни для позначення щільності енергії за масою та обсягом, в українській мовівикористовується один термін — щільність енергії, коли говорять про щільність енергії як за масою, так і за обсягом.

Таким чином, щільність енергії, питома теплота згоряння та енергоємність характеризують речовину або термодинамічну систему. Щільність енергії може характеризувати і систему, в якій ніякого згоряння взагалі не відбувається. Наприклад, енергія може зберігатися в літієвій батарейці або літій-іонному акумуляторі у формі хімічної енергії, іоністор або навіть у звичайному трансформаторі у формі енергії електромагнітного поля і в цьому випадку теж можна говорити про щільність енергії.

Питома витрата палива

Питома витрата палива- це також енергетична характеристика, але вже не речовини, а конкретного двигуна, в якому паливо згоряє для перетворення хімічної енергії палива на корисну роботу з переміщення транспортного засобу. Питома витрата дорівнює відношенню витрати паливаодиницю часу допотужності(для автомобільних двигунів) або дотяги(для авіаційних та ракетних двигунів, що створюють тягу; сюди не входять авіаційні поршневі та турбогвинтові двигуни). В англійській термінології чітко поділяють два види питомої витрати палива: питома витрата (витрата палива на одиницю часу) на одиницю потужності (англ.brake specific fuel consumption) або на одиницю тяги (англ.thrust specific fuel consumption). Слово «гальмо» (англ. brake) вказує на те, що питома витрата палива визначається на динамометричному стенді, основним елементом якого є гальмівний пристрій.

Питома витрата палива за обсягом, одиниці якого можна перетворювати в даному конвертері, дорівнює відношенню об'ємної витрати палива (наприклад, літри на годину) до потужності двигуна або, що те саме, відношенню обсягу палива, що витрачається на виконання певної роботи. Наприклад, питома витрата палива 100 г/кВт∙год означає, що на створення потужності в 1 кіловат двигун повинен витрачати 100 грам палива на годину або, що те саме, на виконання корисної роботи в 1 кіловат-годину двигун повинен витратити 100 г палива .

Одиниці виміру

Об'ємна щільність енергіївимірюється в одиницях енергії на одиницю об'єму, наприклад, у джоулях на кубічний метр (Дж/м³, у системі СІ) або у британських теплотехнічних одиницях на кубічний фут (BTU/фут³, у британській традиційній системі заходів).

Як ми зрозуміли, одиниці виміру Дж/м³, Дж/л, ккал/м³, BTU/фунт³ використовуються для вимірювання кількох фізичних величин, які мають багато спільного. Вони використовуються для вимірювання:

  • вмісту енергії в паливі, тобто, енергоємності палива за обсягом
  • теплотизгоряння палива на одиницю об'єму
  • об'ємної щільності енергії у термодинамічній системі.

Під час окиснювально-відновної реакції палива з киснем виділяється відносно велика кількість енергії. Кількість енергії, що виділяється при згорянні визначається типом палива, умовами його згоряння і масою або обсягом палива, що згоряється. Наприклад, частково окислене паливо, таке як етиловий спирт (етанол C₂H₅OH) є менш ефективним порівняно з вуглеводневим паливом, наприклад, гасом або бензином. Енергію зазвичай вимірюють у джоулях (Дж), калоріях (кал) або британських теплотехнічних одиницях (BTU). Енергоємність палива або його теплота згоряння є енергією, отриманою, коли згоряє певний обсяг або певна маса палива. Питома теплота згоряння палива показує кількість теплоти, що виділяється за повного згоряння одиниці обсягу чи маси палива.

Енергоємність палива може бути виражена таким чином:

  • в одиницях енергії на моль палива, наприклад, кДж/моль;
  • в одиницях енергії на масу палива, наприклад, BTU/фунт;
  • в одиницях енергії на об'єм палива, наприклад, у ккал/м³.

Ті самі одиниці, фізичні величини і навіть методи вимірів (рідинний калориметр-інтегратор) використовуються для вимірювання енергетичної цінності їжі. У цьому випадку енергетична цінність окреслюється кількість тепла, виділена при згорянні певної кількості харчового продукту. Зазначимо ще раз, що цей конвертер використовується для перетворення одиниць вимірювання об'ємних, а не масових кількостей.

Найвища та нижча теплота згоряння палива

Виміряна теплота згоряння палива залежить від того, що відбувається з водою під часзгоряння. Нагадаємо, що на утворення пари потрібно витратити багато тепла і що при перетворенні водяної пари на рідкий стан виділяється велика кількість тепла. Якщо при згорянні палива та вимірі його характеристик вода залишається в пароподібному стані, значить вона містить тепло, яке не буде виміряно. Таким чином, буде виміряна лише чиста енергія, що міститься у паливі. Говорять, що при цьому вимірюєтьсянайнижча теплота згоряння палива. Якщо при вимірюванні (або експлуатації двигуна) вода повністю конденсується з пароподібного стану і охолоджується до вихідної температури палива до початку його горіння, буде виміряно істотно більшу кількість виділеного тепла. При цьому кажуть, що вимірюєтьсянайвища теплота згоряння палива. Слід врахувати, що двигун внутрішнього згоряння не може використовувати додаткову енергію, що виділяється під час конденсації пари. Тому правильніше вимірювати нижчу теплоту згоряння, що роблять багато виробники при вимірюванні витрати палива двигунів. Однак американські виробники часто вказують в характеристиках двигунів дані з урахуванням вищої теплоти згоряння. Різниця між цими величинами для одного і того ж двигуна становить приблизно 10%. Це не дуже багато, але призводить до плутанини, якщо в технічних характеристиках двигуна не вказано метод вимірювання.

Зазначимо, що найвища та нижча теплота згоряння відносяться тільки до видів палива, що містять водень, наприклад, бензину або дизельному паливу. При згорянні чистого вуглецю або монооксиду вуглецю вищу і нижчу теплоту згоряння визначити не можна, оскільки ці речовини містять водню і, отже, за її згорянні вода утворюється.

При згорянні палива у двигуні реальна величинамеханічної роботи, виконаної в результаті згоряння палива, значною мірою залежить від самого двигуна. Бензинові двигуни щодо цього менш ефективні в порівнянні з дизельними двигунами. Наприклад, дизельні двигуни легкових автомобілів мають КДП за енергією 30–40%, тоді аналогічна величина для бензинових двигунів становить лише 20–30%.

Вимірювання енергоємності палива

Питома теплота згоряння палива зручна порівняння різних видів палива. У більшості випадків енергоємність палива визначають у рідинному калориметрі-інтеграторі з ізотермічною оболонкою, в якому вимір виконується за підтримки постійного обсягу в так званій «калориметричній бомбі», тобто товстостінному посудині високого тиску. Теплота згоряння або енергоємність визначається як кількість теплоти, яка виділилася в посудині при згорянні точно зваженої маси зразка палива в кисневому середовищі. При цьому обсяг посудини, в якій згоряє паливо, не змінюється.

У таких калориметрах посудина високого тиску, в якому відбувається горіння зразка, заповнюється чистим киснем під тиском. Кисню додають трохи більше, ніж потрібно для повного згоряння зразка. Посудина високого тиску калориметра повинна витримувати тиск газів, що утворюються при згорянні палива. При згорянні весь вуглець та водень реагують з киснем з утворенням діоксиду вуглецю та води. Якщо згоряння відбувається не повністю, наприклад, при нестачі кисню, утворюється монооксид вуглецю (чадний газ СО) або паливо просто не згоряє, що призводить до неправильних занижених результатів.

Енергія, що виділяється при згорянні зразка палива в посудині високого тиску, розподіляється між посудиною високого тиску і поглинаючим середовищем (зазвичайводою), що оточує посуд високого тиску. Вимірюється підвищення температури внаслідок реакції. Потім розраховується теплота згоряння палива. Для цього використовуються результати вимірювання температури та калібрувальних тестів, для чого в даному калориметрі спалюють матеріал з відомими характеристиками.

Будь-який рідинний калориметр-інтегратор складається з наступних частин:

  • товстостінний посуд високого тиску («бомба»), в якому відбувається хімічна реакція горіння (4);
  • калориметрична посудина з рідиною, що зазвичай має ретельно відполіровані зовнішні стінки для зменшення теплопередачі; у цю посудину з водою (5) міститься «бомба»;
  • мішалка
  • теплоізольований кожух, який захищає калориметричну посудину з посудиною високого тиску від зовнішніх температурних впливів (7);
  • датчик температури або термометр, що вимірює зміну температури в калориметричній посудині (1)
  • електричний запал з плавкою дротом та електродами (6) для займання палива в чашці для зразка (3), встановленої в посудині високого тиску (4); і
  • трубка (2) для подачі кисню O₂.

У зв'язку з тим, що при реакції горіння в середовищі кисню в міцній посудині створюється високий тиск протягом короткого проміжку часу, вимірювання можуть бути небезпечними і слід чітко дотримуватись правил безпеки. Калориметр, його клапани безпеки та електроди запалення повинні підтримуватись у робочому стані та чистоті. Вага зразка не повинна перевищувати максимально допустиму для даного калориметра.