تبدیل °R به K رانکین ↔ کلوین رایگان آنلاین امن

شعله‌ها، کوره‌ها و موتورها: رانکین به کلوین

مهندسی احتراق با گرمای شدید سروکار دارد و راهنماهای آمریکایی اغلب آن را با رانکین بیان می‌کنند: متان در هوا نزدیک 4,000 °R می‌سوزد، شعلهٔ هیدروژن و اکسیژن به 5,544 °R می‌رسد و گاز داخل سیلندر موتور حدود 4,860 °R اوج می‌گیرد. مقاله‌هایی که جاهای دیگر منتشر می‌شوند همین حالت‌ها را به کلوین می‌دهند. برای تبدیل °R به K بر 1.8 تقسیم کنید: 4,000 °R برابر 2,222 K است، 5,544 °R برابر 3,080 K و 540 °R برابر 300 K. ماشین‌حساب بالا تقسیم را همان‌طور که تایپ می‌کنید انجام می‌دهد و بخش‌های زیر رقم‌ها را به شعله‌ها، دیگ‌ها، کوره‌ها، موتورها و آلاینده‌ها وصل می‌کنند.

انتظار فرمول را همراه با مثال‌های عملی، معرفی کوتاه هر مقیاس، یک مقایسه، گشتی در رویهٔ احتراق و اشتباه‌هایی که باید از آن‌ها پرهیز کرد داشته باشید. همهٔ محاسبه‌ها در مرورگر شما می‌ماند.

چگونه °R را به K تبدیل کنیم: بر 1.8 تقسیم کنید

فرمول

فرمول K = °R ÷ 1.8 است، یا K = °R × 5/9. پس 540 °R می‌دهد 300 K، 1,000 °R می‌دهد 555.56 K و 3,000 °R می‌دهد 1,666.7 K. برای برگشت، در 1.8 ضرب کنید. هر دو مقیاس از صفر مطلق شروع می‌شوند، پس انحرافی برای کم کردن نیست.

مثال‌های عملی

هوای استاندارد در 518.67 °R برابر 288.15 K است. شعلهٔ متان و هوا در 4,000 °R برابر 2,222 K است. موتور دیزل در پایان تراکم، حدود 1,620 °R، برابر 900 K است و اگزوزی در 2,160 °R برابر 1,200 K.

چرا فقط یک تقسیم

رانکین و کلوین صفر یکسانی دارند. فقط در اندازهٔ درجه فرق دارند، چون یک کلوین برابر 1.8 درجهٔ رانکین است. همین تبدیل را به یک تقسیم تبدیل می‌کند.

یک آزمون سریع

مقدار کلوین 5/9 مقدار رانکین است، حدود 56 درصد. اگر نتیجهٔ محاسبهٔ «تبدیل °R به K» از ورودی بزرگ‌تر شد، به جای تقسیم ضرب کرده‌اید.

مقیاس رانکین

مقیاس مطلق داده‌های احتراق در واحدهای انگلیسی

رانکین دمای مطلق با درجه‌هایی به اندازهٔ فارنهایت است. متن‌های احتراق و دینامیک گاز آمریکایی آن را کنار Btu و پوند به کار می‌برند، به‌ویژه برای دمای شعله و محاسبه‌های قانون گاز. نماد آن °R است.

کجا دیده می‌شود

راهنماهای احتراق، دفترچه‌های دیگ و ترمودینامیک موتور در واحدهای انگلیسی.

کلوین

یکای SI دما

کلوین از صفر مطلق شروع می‌شود. علم احتراق، سینتیک و استانداردهای بین‌المللی آن را به کار می‌برند. دما به کلوین مستقیم وارد معادلهٔ آرنیوس، قانون گاز و فرمول‌های تابش می‌شود. با K نوشته می‌شود، بدون علامت درجه.

کجا دیده می‌شود

مقاله‌های پژوهشی، استانداردهای بین‌المللی و جدول‌های سینتیک.

رانکین در برابر کلوین

یک کلوین برابر 1.8 درجهٔ رانکین است. شعله‌ای که 900 °R از شعلهٔ دیگر داغ‌تر است 500 K داغ‌تر است. هر دو مقیاس مطلق‌اند، پس نسبت دماها یکی است: شعله‌ای در 4,000 °R و هوایی در 540 °R نسبت 7.4 می‌دهند، درست مثل 2,222 K و 300 K.

تقسیم دقیق است، پس هیچ گردکردنی وارد تبدیل نمی‌شود. تنها لغزش رایج قاطی کردن رانکین با فارنهایت است.

تبدیل کجا پیش می‌آید

دمای شعلهٔ بی‌دررو

دمایی که شعله بدون اتلاف گرما می‌رسد به سوخت و اکسنده بستگی دارد. متان در هوا حدود 4,000 °R می‌دهد که 2,222 K است. پروپان در هوا 4,081 °R، یا 2,267 K، هیدروژن در هوا 4,469 °R، یا 2,483 K، استیلن در اکسیژن 6,138 °R، یا 3,410 K، و هیدروژن در اکسیژن 5,544 °R، یا 3,080 K می‌دهد. محاسبهٔ «تبدیل °R به K» راهنمای آمریکایی را با مقالهٔ اروپایی هماهنگ می‌کند.

موتورها

دمای اوج گاز در موتور جرقه‌ای نزدیک 2,700 K است که 4,860 °R می‌شود. تراکم دیزل نزدیک 900 K، یا 1,620 °R، تمام می‌شود، کافی برای مشتعل کردن سوخت. گاز اگزوز در حدود 1,200 K، یا 2,160 °R، از سیلندر خارج می‌شود و در مسیر لوله خنک می‌شود.

کوره‌ها و کوره‌های پخت

کورهٔ شیشه نزدیک 1,900 K کار می‌کند که 3,420 °R است. کورهٔ سیمان مواد خام را نزدیک 1,723 K، یا 3,101 °R، می‌پزد. کورهٔ آهک نزدیک 1,370 K، یا 2,466 °R، کار می‌کند و زباله‌سوز در حدود 1,373 K، یا 2,471 °R. بهره‌بردارها برای کنترل فارنهایت یا سلسیوس به کار می‌برند و رانکین را فقط در کتاب‌های درسی.

NOx حرارتی

اکسیدهای نیتروژن در شعله‌ها وقتی دما از حدود 1,800 K، یعنی 3,240 °R، فراتر رود تشکیل می‌شوند. نرخ با دما تند بالا می‌رود، پس کاهش 100 K، یا 180 °R، می‌تواند انتشار را به‌شدت کم کند. مشعل‌های کم‌NOx با مخلوط کردن گاز دودکش یا مرحله‌بندی هوا دمای اوج را پایین می‌آورند. مقاله‌های محیط‌زیستی کلوین نقل می‌کنند و یادداشت‌های مهندسی آمریکا °F یا °R می‌دهند.

بازیابی گرما

گاز دودکشی که دیگ را در 450 K، یعنی 810 °R، ترک می‌کند انرژی‌ای دارد که مبدل حرارتی می‌تواند بازیابی کند. خنک کردن آن تا 380 K، یا 684 °R، گرما را بازیابی می‌کند اما زیر نقطهٔ شبنم خطر چگالش اسیدی دارد. طراح با اختلاف دماها و برای تراز آنتروپی مبدل با دماهای مطلق کار می‌کند.

فرمول‌های صفحه‌گسترده

مقدارهای رانکین را در ستون A بگذارید و =A2/1.8 را در ستون B بنویسید. برای جهت عکس، =B2*1.8 را به کار ببرید. برای اختلاف‌ها همان ضریب‌ها اعمال می‌شود. با یک رقم اعشار قالب‌بندی کنید و واحد را در هر سرستون بنویسید تا برگه را بتوان بدون یادداشت به همکار داد.

گرد کردن و دقت

تقسیم دقیق است اما اغلب پایان‌ناپذیر: 1,000 °R برابر 555.555… K است. رقم‌ها را با منبع هماهنگ کنید. دمای شعله در بهترین حالت تا چند ده کلوین معلوم است، پس 2,222 K را بهتر است حدود 2,220 K نوشت. دقتی بیش از آنچه محاسبهٔ پایه توجیه می‌کند گزارش نکنید.

تخمین بدون ماشین‌حساب

رقم رانکین را نصف کنید، سپس یک‌دهم آن نصف را اضافه کنید. برای 4,000 °R نصف 2,000 است و یک‌دهم 200، که 2,200 K می‌دهد در برابر 2,222 دقیق. برای 540 °R نتیجه 297 K است. در دمای شعله تخمین در محدودهٔ یک درصد است که از ظرافت داده‌ها بیشتر است.

نقطه‌های راهنما برای حفظ کردن

491.67 °R برابر 273.15 K است، 518.67 °R برابر 288.15 K، 540 °R برابر 300 K، 671.67 °R برابر 373.15 K و 1,800 °R برابر 1,000 K. برای شعله‌ها، 4,000 °R حدود 2,220 K است. این نقطه‌ها کمک می‌کنند خطا را در جدول با یک نگاه پیدا کنید.

نردبان مرجع

0 °R برابر 0 K است. 36.5 °R برابر 20.3 K است. 139.25 °R برابر 77.4 K است. 540 °R برابر 300 K است. 1,000 °R برابر 555.6 K است. 1,800 °R برابر 1,000 K است. 3,240 °R برابر 1,800 K است. 4,000 °R برابر 2,222 K است. 5,544 °R برابر 3,080 K است. نردبانی مثل این بررسی را سرعت می‌دهد.

بررسی با برگرداندن

برای بررسی هر نتیجهٔ تبدیل °R به K، در 1.8 ضرب کنید و ببینید به شروع برمی‌گردید یا نه. اگر 540 °R به 300 K تبدیل شد، 300 ضرب در 1.8 می‌شود 540. آزمون دوم نسبت است: مقدار رانکین باید 1.8 برابر مقدار کلوین باشد.

رابطه با فارنهایت و سلسیوس

رانکین برابر فارنهایت به علاوهٔ 459.67 است و کلوین برابر سلسیوس به علاوهٔ 273.15. با شروع از دمای شعلهٔ 3,540 °F، 459.67 را اضافه می‌کنید تا به 4,000 °R برسید، بر 1.8 تقسیم می‌کنید تا به 2,222 K برسید و 273.15 کم می‌کنید تا به 1,949 °C برسید. هر گام آسان است و زنجیره بررسی مقدار نهایی را فراهم می‌کند.

اختلاف‌ها در برابر مقدارهای مطلق

فاصلهٔ 180 °R برابر فاصلهٔ 100 K است و افزایش 900 °R در عرض یک دیگ برابر 500 K. چون دو مقیاس صفر مشترک دارند، فاصله‌ها دقیقاً مثل خوانش‌های مطلق تبدیل می‌شوند. این برخلاف فارنهایت و سلسیوس است که انحراف فقط برای مقدارهای مطلق اعمال می‌شود و هرگز برای فاصله‌ها.

نوشتن درست واحد

رانکین را به صورت °R و کلوین را به صورت K بنویسید، با یک فاصله بعد از عدد. در گزارش‌هایی برای مخاطب بین‌المللی هر دو را بدهید: 4,000 °R (2,222 K). عدد 4,000 تنها در مقالهٔ احتراق مبهم است، چون می‌تواند رانکین، فارنهایت یا کلوین باشد و این سه شعله‌های بسیار متفاوتی را توصیف می‌کنند.

توربین‌های گازی

ورودی توربین گازی امروزی به 1,700 K می‌رسد که 3,060 °R است. دمای ورودی بالاتر یعنی بازده بالاتر، اما پره‌ها باید با خنک‌سازی داخلی و پوشش‌های سد حرارتی از آن جان به در ببرند. بازدهی چرخهٔ ایده‌آل برایتون فقط به نسبت فشار بستگی دارد، در حالی که کار ویژه با نسبت دما میان 3,060 °R و 518.67 °R افزایش می‌یابد که 5.9 است.

ویژگی‌های سوخت در واحدهای انگلیسی

جدول‌های سوخت آمریکایی ارزش حرارتی را با Btu در هر پوند یا هر فوت مکعب فهرست می‌کنند. متان حدود 21,500 Btu/lb دارد که 50 MJ/kg است. ضریب تبدیل 2.326 kJ/kg برای هر Btu/lb است. دما فقط یکی از چند کمیتی است که باید تبدیل شود و محاسبهٔ «تبدیل °R به K» آسان‌ترین آن‌هاست.

کدهای رایانه‌ای برای احتراق

نرم‌افزار سینتیک شیمیایی دما را به کلوین می‌پذیرد. داده‌های قدیمی از منابع واحد انگلیسی ممکن است دما را به رانکین داشته باشند. کاربری که مقدار رانکین را به کدی بدهد که کلوین انتظار دارد نتیجه‌ای می‌گیرد که به ضریب 1.8 نادرست است و محاسبهٔ «تبدیل °R به K» در گام ورودی از آن جلوگیری می‌کند.

آموزش احتراق

مربی می‌تواند کمیت‌ها را در شعلهٔ شمع با ترموکوپل نشان دهد که در ناحیهٔ نورانی حدود 1,600 K، یا 2,900 °R، می‌دهد. دانشجوها سپس توان تابشی شعله را در هر دو نظام واحد حساب می‌کنند. تمرین یاد می‌دهد چرا دمای مطلق مهم است و گام محاسبهٔ «تبدیل °R به K» چگونه پیش از هر محاسبه می‌آید.

دوده و رنگ شعله

درخشش زرد شمع از ذره‌های داغ دوده می‌آید که مثل جسم‌های سیاه کوچک در حدود 1,600 K، یعنی 2,880 °R، تابش می‌کنند. شعلهٔ آبی گاز دودهٔ کمی دارد و به جایش از مولکول‌های برانگیخته می‌درخشد. مشعل بونزن با سوراخ هوای باز داغ‌تر و تمیزتر از مشعل بسته می‌سوزد. شیمی‌دان‌ها دماها را به کلوین می‌نویسند و برگهٔ کلاسی از آمریکا ممکن است آن‌ها را به °R داشته باشد.

بررسی آتش‌سوزی

بازرس‌ها دمای آتش را از اثرش بر مواد تخمین می‌زنند. آلومینیوم در 933 K، یعنی 1,680 °R، ذوب می‌شود، شیشه نزدیک 1,000 K، یا 1,800 °R، نرم می‌شود و فولاد نزدیک 870 K، یا 1,566 °R، نیمی از استحکامش را از دست می‌دهد. گزارشی که به آلومینیوم ذوب‌شده استناد می‌کند به خواننده می‌گوید آتش از 933 K فراتر رفته، مقداری که در سندهای آمریکایی به صورت 1,220 °F یا 1,680 °R ظاهر می‌شود.

گرمای آزادشده از سوختن سوخت

یک کیلوگرم متان حدود 50 MJ می‌دهد و برای سوختن تقریباً 17 kg هوا لازم دارد. این گرما وقتی روی حدود 18 kg فراورده با گرمای ویژهٔ نزدیک 1.2 kJ/(kg·K) پخش شود، دما را حدود 2,300 K بالا می‌برد که با شعله‌های واقعی، پس از در نظر گرفتن تجزیهٔ فراورده‌ها، می‌خواند. در محاسبهٔ واحد انگلیسی همین گرما 21,500 Btu برای هر پوند است و افزایش دما به °R نقل می‌شود. تبدیل دمای نهایی با محاسبهٔ «تبدیل °R به K» اجازه می‌دهد دو محاسبه مقایسه شوند.

غنی‌سازی اکسیژن

سوختن در هوای غنی از اکسیژن دمای شعله را بالا می‌برد و حجم گاز دودکش را کم می‌کند. متان در اکسیژن خالص به حدود 3,050 K، یعنی 5,490 °R، می‌رسد، در برابر 2,223 K، یا 4,001 °R، در هوا. کوره‌های شیشه و فلز به همین دلیل از سوزاندن اکسی‌سوخت استفاده می‌کنند. مقاله‌های این موضوع که برای مخاطب جهانی نوشته شده‌اند کلوین می‌دهند، در حالی که یادداشت‌های صنفی آمریکا °F یا °R به کار می‌برند، پس محاسبهٔ «تبدیل °R به K» تقریباً در هر مقایسه ظاهر می‌شود.

پایداری شعله و خاموشی

شعله وقتی به مشعل چسبیده می‌ماند که گاز نسوخته با سرعتی نزدیک به سرعت سوختن جریان داشته باشد. سرعت سوختن با دمای گاز نسوخته بالا می‌رود، تقریباً با مجذور دمای مطلق. پیش‌گرم کردن مخلوط از 300 K، یعنی 540 °R، به 600 K، یا 1,080 °R، در این قاعدهٔ تقریبی سرعت را چهار برابر می‌کند. نسبت 2 در دمای مطلق در هر دو مقیاس یکی است.

دیگ‌ها

کورهٔ دیگ بزرگ نزدیک 1,500 K، یعنی 2,700 °R، کار می‌کند، در حالی که بخاری که می‌سازد حدود 811 K، یا 1,460 °R، است. فاصلهٔ میان این دو منبع بازگشت‌ناپذیری است و به همین دلیل چرخه‌های ترکیبی گاز را اول در توربین و بعد در دیگ به کار می‌برند. محاسبهٔ «تبدیل °R به K» برای هر نقطه طرح آمریکایی را به طرح اروپایی تبدیل می‌کند.

آتش چوب و بخاری

شعلهٔ بخاری هیزمی حدود 1,300 K، یا 2,340 °R، است، در حالی که شعلهٔ آتش جنگل به‌طور میانگین نزدیک 1,100 K، یا 1,980 °R، است. شعلهٔ شمع در داغ‌ترین ناحیه‌اش حدود 1,670 K، یا 3,006 °R، است. چوب نزدیک 570 K، یعنی 1,026 °R، شروع به مشتعل شدن می‌کند. استانداردهای ایمنی آتش در کشورهای مختلف این‌ها را با مقیاس خودشان نقل می‌کنند.

گازهای جوشکاری

شعلهٔ اکسی‌استیلن به حدود 3,410 K، یعنی 6,138 °R، می‌رسد، آن‌قدر داغ که فولاد را در حدود 1,811 K، یا 3,260 °R، ذوب کند. پلاسماهای جوشکاری قوس از 6,000 K، یا 10,800 °R، فراتر می‌روند. دفترچه‌های جوشکاری جریان گاز و نوع شعله را فهرست می‌کنند و دماها را سازنده با هر مقیاسی که به بازار بخورد می‌دهد.

احتراق موشک

دمای محفظه در موتور نفت سفید و اکسیژن حدود 3,500 K، یعنی 6,300 °R، است و برای هیدروژن و اکسیژن حدود 3,300 K، یا 5,940 °R. سرعت اگزوز به جذر دمای محفظه بستگی دارد، پس افزایش 10 درصد سرعت را 5 درصد بالاتر می‌برد. متن‌های موشکی آمریکا اغلب °R را در معادله‌ها به کار می‌برند.

احتراق تراکمی

سوخت دیزل مشتعل می‌شود چون هوایی که 16 به 1 فشرده شود به حدود 900 K می‌رسد. با شروع از 300 K، یا 540 °R، دمای پایانی 300 × 16^0.4 = 909 K است که 1,636 °R می‌شود. راه‌اندازی سرد سخت است چون موتور سرد گرما را به دیواره‌ها از دست می‌دهد و شمع‌های گرم‌کن کمک می‌کنند. دانشجوها دمای پایانی را به کلوین یا رانکین حساب می‌کنند، هرگز به سلسیوس یا فارنهایت.

خودسوزی

هیدروژن نزدیک 773 K، یعنی 1,391 °R، خودبه‌خود مشتعل می‌شود، پروپان نزدیک 723 K، یا 1,301 °R، و بنزین نزدیک 530 K، یا 954 °R. کاغذ نزدیک 506 K، یا 911 °R، مشتعل می‌شود. این رقم‌ها دمای ایمن سطح تجهیزات در مناطق خطرناک را تعیین می‌کنند و مقررات آن‌ها را به سلسیوس می‌دهند و سندهای آمریکایی فارنهایت را اضافه می‌کنند.

تابش گرمایی شعله‌ها

شعله بر اساس توان چهارم دمای مطلقش تابش می‌کند. شعله‌ای در 2,000 K برای هر واحد سطح 16 برابر شعله‌ای در 1,000 K تابش می‌کند. در واحدهای انگلیسی این 3,600 °R در برابر 1,800 °R است. طراحان کوره هر مقیاسی را که فرمولشان نیاز دارد به کار می‌برند و محاسبهٔ «تبدیل °R به K» نتیجه‌ها را هماهنگ می‌کند.

مقدارهای بیشتر برای تبدیل °R به K

فهرستی بلندتر از تبدیل‌ها

اگر مقداری که لازم دارید در فهرست اول نیست، این تبدیل‌های بیشتر ممکن است آن‌قدر نزدیک باشند که مستقیم بخوانید:

• -273.15 °R = -151.75 K
• -100 °R = -55.5556 K
• -20 °R = -11.1111 K
• 10 °R = 5.55556 K
• 15 °R = 8.33333 K
• 25 °R = 13.8889 K
• 30 °R = 16.6667 K
• 50 °R = 27.7778 K

خطاهای معمول در محاسبهٔ «تبدیل °R به K»

اعمال انحراف

دو مقیاس صفر مشترک دارند، پس نه 459.67 و نه 273.15 نقشی ندارد. 540 °R برابر 300 K است.

رانکین را فارنهایت گرفتن

درجهٔ یکسان، صفر متفاوت. 540 °R برابر 80.33 °F است، نه 540 °F.

ضرب جایی که تقسیم لازم است

کلوین واحد بزرگ‌تر است، پس رقم کوچک می‌شود. اگر 540 °R به 972 تبدیل شد، ضریب وارونه اعمال شده است.

پرسش‌های سریع

روش محاسبهٔ «تبدیل °R به K» چیست؟

مقدار رانکین را بر 1.8 تقسیم کنید.

540 °R چند کلوین است؟

300 K.

491.67 °R چند کلوین است؟

273.15 K.

0 °R چند کلوین است؟

0 K.

آیا رقم من ذخیره یا فرستاده می‌شود؟

خیر، روی دستگاه شما می‌ماند.

به کجا برویم

ابزارهای دمای دیگر اینجا فهرست شده‌اند: تبدیل °R به °F، تبدیل °R به °C، تبدیل °C به K، تبدیل °F به K، تبدیل K به °C، تبدیل km به mi، تبدیل mi به km، تبدیل L به gal، تبدیل gal به L. برای جهت عکس از تبدیل K به °R استفاده کنید.

نکتهٔ پایانی: محاسبهٔ «تبدیل °R به K» بر 1.8 تقسیم می‌کند و نتیجه را K بدون علامت درجه برچسب می‌زند. رقمی که وارد می‌کنید روی دستگاه شما می‌ماند.