Конвертировать °R в K Ранкин ↔ Кельвин Бесплатно Онлайн Безопасно

Пламя, печи и двигатели: из Ранкина в кельвины

Техника горения имеет дело с предельным жаром, и американские справочники часто выражают его по Ранкину: метан горит в воздухе при температуре около 4 000 °R, водородно-кислородное пламя достигает 5 544 °R, а газ в цилиндре двигателя достигает пика около 4 860 °R. В публикациях из других стран те же состояния приведены в кельвинах. Чтобы конвертировать °R в K, разделите на 1,8: 4 000 °R — это 2 222 K, 5 544 °R — 3 080 K, а 540 °R — 300 K. Калькулятор выше выполняет деление по мере ввода, а разделы ниже связывают эти цифры с пламенем, котлами, обжиговыми печами, двигателями и выбросами.

Вас ждут формула с разобранными примерами, краткий портрет каждой шкалы, сравнение, обзор практики горения и промахи, которых стоит избегать. Все вычисления остаются в вашем браузере.

Как конвертировать °R в K: разделите на 1,8

Формула

Формула такова: K = °R ÷ 1.8, или K = °R × 5/9. Так, 540 °R дают 300 K, 1 000 °R — 555,56 K, а 3 000 °R — 1 666,7 K. Чтобы вернуться обратно, умножьте на 1,8. Обе шкалы начинаются с абсолютного нуля, поэтому вычитать смещение не нужно.

Разобранные примеры

Стандартный воздух при 518,67 °R — это 288,15 K. Метано-воздушное пламя при 4 000 °R — 2 222 K. Дизельный двигатель в конце сжатия, около 1 620 °R, — это 900 K, а выхлоп при 2 160 °R — 1 200 K.

Почему только деление

У Ранкина и кельвина общий нуль. Они отличаются лишь размером градуса, поскольку один кельвин равен 1,8 градуса Ранкина. Поэтому конвертация сводится к одному делению.

Быстрая проверка на здравый смысл

Значение в кельвинах составляет 5/9 значения по Ранкину, около 56 процентов. Если результат вычисления «конвертировать °R в K» больше исходного числа, вы умножили вместо деления.

Шкала Ранкина

Абсолютная шкала данных о горении в английских единицах

Шкала Ранкина — это абсолютная температура в градусах размера Фаренгейта. Американские учебники по горению и газовой динамике используют её вместе с Btu и фунтами, особенно для температур пламени и расчётов по газовым законам. Обозначение — °R.

Где она встречается

В справочниках по горению, руководствах по котлам и в термодинамике двигателей в английских единицах.

Кельвин

Единица температуры в СИ

Кельвин начинается с абсолютного нуля. Им пользуются наука о горении, кинетика и международные стандарты. Температура в кельвинах напрямую входит в уравнение Аррениуса, газовый закон и формулы излучения. Его пишут K, без знака градуса.

Где он встречается

В научных статьях, международных стандартах и таблицах по кинетике.

Ранкин и кельвин в сравнении

Один кельвин равен 1,8 градуса Ранкина. Пламя, которое на 900 °R горячее другого, горячее на 500 K. Обе шкалы абсолютные, поэтому отношения температур одинаковы: пламя при 4 000 °R и воздух при 540 °R дают отношение 7,4, так же как 2 222 K и 300 K.

Деление точное, поэтому в конвертацию не входит никакого округления. Единственный частый промах — путаница Ранкина с Фаренгейтом.

Где встречается конвертация

Адиабатические температуры пламени

Температура, которой достигло бы пламя без потерь тепла, зависит от топлива и окислителя. Метан в воздухе даёт около 4 000 °R, то есть 2 222 K. Пропан в воздухе даёт 4 081 °R, или 2 267 K, водород в воздухе — 4 469 °R, или 2 483 K, ацетилен в кислороде — 6 138 °R, или 3 410 K, а водород в кислороде — 5 544 °R, или 3 080 K. Вычисление «конвертировать °R в K» согласует американский справочник с европейской статьёй.

Двигатели

Пиковая температура газа в двигателе с искровым зажиганием близка к 2 700 K, то есть 4 860 °R. Сжатие в дизеле заканчивается около 900 K, или 1 620 °R, чего достаточно для воспламенения топлива. Выхлопной газ покидает цилиндр при примерно 1 200 K, или 2 160 °R, и остывает по мере движения по трубе.

Печи и обжиговые печи

Стекловаренная печь работает около 1 900 K, то есть 3 420 °R. Цементная печь обжигает сырьевую смесь около 1 723 K, или 3 101 °R. Известеобжигательная печь работает около 1 370 K, или 2 466 °R, а мусоросжигательная установка — около 1 373 K, или 2 471 °R. Операторы пользуются для управления Фаренгейтом или Цельсием, а Ранкином — только в учебниках.

Термические оксиды азота

Оксиды азота образуются в пламени, когда температура превышает примерно 1 800 K, то есть 3 240 °R. Скорость их образования резко растёт с температурой, поэтому снижение на 100 K, или 180 °R, может резко сократить выбросы. Горелки с низким выходом NOx понижают пиковую температуру подмешиванием дымовых газов или ступенчатой подачей воздуха. Экологические статьи приводят кельвины, а американские инженерные заметки дают °F или °R.

Утилизация тепла

Дымовой газ, покидающий котёл при 450 K, то есть 810 °R, несёт энергию, которую теплообменник может вернуть. Охлаждение его до 380 K, или 684 °R, возвращает тепло, но рискует кислотной конденсацией ниже точки росы. Проектировщик работает с разностями температур и с абсолютными температурами для баланса энтропии теплообменника.

Формулы для электронных таблиц

Поместите значения по Ранкину в столбец A и используйте =A2/1.8 в столбце B. Для обратного направления используйте =B2*1.8. Для разностей применимы те же коэффициенты. Форматируйте с одним десятичным знаком и пишите единицу в каждом заголовке, чтобы таблицу можно было передать коллеге без пояснительной записки.

Округление и точность

Деление точное, но часто бесконечное: 1 000 °R — это 555,555… K. Подбирайте число знаков по источнику. Температуры пламени известны в лучшем случае с точностью до нескольких десятков кельвинов, поэтому 2 222 K лучше записать как около 2 220 K. Не приводите больше точности, чем оправдывает лежащий в основе расчёт.

Оценка без калькулятора

Разделите значение по Ранкину пополам, затем прибавьте десятую часть этой половины. Для 4 000 °R половина — 2 000, а десятая часть — 200, что даёт 2 200 K при точном значении 2 222. Для 540 °R результат — 297 K. При температурах пламени оценка укладывается в один процент, что точнее, чем заслуживают сами данные.

Ориентиры для запоминания

491,67 °R — это 273,15 K, 518,67 °R — 288,15 K, 540 °R — 300 K, 671,67 °R — 373,15 K, а 1 800 °R — 1 000 K. Для пламени 4 000 °R — это около 2 220 K. Эти ориентиры помогают заметить ошибку в таблице с первого взгляда.

Справочная лестница

0 °R — это 0 K. 36,5 °R — 20,3 K. 139,25 °R — 77,4 K. 540 °R — 300 K. 1 000 °R — 555,6 K. 1 800 °R — 1 000 K. 3 240 °R — 1 800 K. 4 000 °R — 2 222 K. 5 544 °R — 3 080 K. Такая лестница ускоряет проверку.

Проверка обратным действием

Чтобы проверить любой результат конвертации °R в K, умножьте на 1,8 и посмотрите, вернулись ли вы к началу. Если 540 °R превратились в 300 K, то 300, умноженные на 1,8, — это 540. Вторая проверка — отношение: значение по Ранкину должно быть в 1,8 раза больше значения в кельвинах.

Связь с Фаренгейтом и Цельсием

Ранкин равен Фаренгейту плюс 459,67, а кельвин равен Цельсию плюс 273,15. Начав с температуры пламени по Фаренгейту 3 540 °F, вы прибавляете 459,67 и получаете 4 000 °R, делите на 1,8 и получаете 2 222 K, затем вычитаете 273,15 и получаете 1 949 °C. Каждый шаг прост, а вся цепочка даёт проверку итогового значения.

Разности и абсолютные значения

Разрыв в 180 °R равен разрыву в 100 K, а рост на 900 °R по котлу равен 500 K. Поскольку у двух шкал общий нуль, разрывы конвертируются точно так же, как абсолютные показания. Это в отличие от Фаренгейта и Цельсия, где смещение применяется только к абсолютным значениям и никогда к разрывам.

Как правильно писать единицу

Пишите Ранкин как °R, а кельвин как K, с пробелом после числа. В отчётах для международной аудитории давайте обе: 4 000 °R (2 222 K). Голое число 4 000 в статье о горении неоднозначно, поскольку это могут быть градусы Ранкина, Фаренгейта или кельвины, а они описывают очень разное пламя.

Газовые турбины

Температура на входе современной газовой турбины достигает 1 700 K, то есть 3 060 °R. Более высокая температура на входе означает более высокий КПД, но лопатки должны её выдерживать благодаря внутреннему охлаждению и теплозащитным покрытиям. КПД идеального цикла Брайтона зависит только от степени повышения давления, тогда как удельная работа растёт с отношением температур между 3 060 °R и 518,67 °R, равным 5,9.

Свойства топлива в английских единицах

Американские таблицы топлива указывают теплоту сгорания в Btu на фунт или на кубический фут. У метана около 21 500 Btu/lb, то есть 50 MJ/kg. Коэффициент пересчёта равен 2,326 kJ/kg на Btu/lb. Температура — лишь одна из нескольких величин для пересчёта, а вычисление «конвертировать °R в K» — самое лёгкое из них.

Компьютерные коды для горения

Программы химической кинетики принимают температуру в кельвинах. Устаревшие данные из источников в английских единицах могут содержать температуры по Ранкину. Пользователь, подающий значение по Ранкину в код, ожидающий кельвины, получает результат, неверный в 1,8 раза, чего вычисление «конвертировать °R в K» на этапе ввода не допускает.

Преподавание горения

Преподаватель может продемонстрировать величины в пламени свечи с помощью термопары, которая показывает около 1 600 K, или 2 900 °R, в светящейся зоне. Затем студенты вычисляют лучистую мощность пламени в обеих системах единиц. Упражнение учит, почему важна абсолютная температура и как шаг вычисления «конвертировать °R в K» предшествует каждому расчёту.

Сажа и цвет пламени

Жёлтое свечение свечи происходит от раскалённых частиц сажи, которые излучают как крошечные чёрные тела при около 1 600 K, то есть 2 880 °R. У голубого газового пламени мало сажи, и оно светится из-за возбуждённых молекул. Горелка Бунзена с открытым воздушным отверстием горит жарче и чище, чем с закрытым. Химики пишут температуры в кельвинах, а школьный лист из США может содержать их в °R.

Расследование пожаров

Следователи оценивают температуры пожаров по воздействию на материалы. Алюминий плавится при 933 K, то есть 1 680 °R, стекло размягчается около 1 000 K, или 1 800 °R, а сталь теряет половину прочности около 870 K, или 1 566 °R. Отчёт, упоминающий расплавленный алюминий, сообщает читателю, что температура пожара превысила 933 K, значение, которое в американских документах встречается как 1 220 °F или 1 680 °R.

Тепло, выделяемое при горении топлива

Килограмм метана даёт около 50 MJ и для горения требует примерно 17 kg воздуха. Распределённое по примерно 18 kg продуктов с удельной теплоёмкостью около 1,2 kJ/(kg·K), это тепло подняло бы температуру примерно на 2 300 K, что совпадает с реальным пламенем, если учесть диссоциацию продуктов. В расчёте в английских единицах то же тепло — 21 500 Btu на фунт, а подъём указывают в °R. Конвертация итоговой температуры вычислением «конвертировать °R в K» позволяет сравнить два расчёта.

Обогащение кислородом

Горение в воздухе, обогащённом кислородом, повышает температуру пламени и сокращает объём дымовых газов. Метан в чистом кислороде достигает около 3 050 K, то есть 5 490 °R, против 2 223 K, или 4 001 °R, в воздухе. Стекловаренные и металлургические печи по этой причине используют кислородно-топливное сжигание. Статьи по этой теме, написанные для мировой аудитории, приводят кельвины, а американские отраслевые заметки используют °F или °R, поэтому вычисление «конвертировать °R в K» появляется почти в каждом сравнении.

Устойчивость пламени и срыв

Пламя остаётся на горелке, когда несгоревший газ течёт со скоростью, близкой к скорости горения. Скорость горения растёт с температурой несгоревшего газа, примерно как квадрат абсолютной температуры. Предварительный нагрев смеси с 300 K, то есть 540 °R, до 600 K, или 1 080 °R, учетверяет скорость по этому грубому правилу. Отношение 2 для абсолютной температуры одинаково в любой шкале.

Котлы

Топка большого котла работает около 1 500 K, то есть 2 700 °R, а производимый ею пар имеет около 811 K, или 1 460 °R. Разрыв между ними — источник необратимости, поэтому в парогазовых циклах газ сначала используют в турбине, а потом в котле. Вычисление «конвертировать °R в K» для каждой точки превращает американскую схему в европейскую.

Костры и печи на дровах

Пламя дровяной печи имеет около 1 300 K, или 2 340 °R, а пламя лесного пожара в среднем близко к 1 100 K, или 1 980 °R. Пламя свечи в самой горячей области имеет около 1 670 K, или 3 006 °R. Дерево начинает воспламеняться около 570 K, то есть 1 026 °R. Стандарты пожарной безопасности в разных странах приводят эти значения в своих шкалах.

Газы для сварки

Кислородно-ацетиленовое пламя достигает около 3 410 K, то есть 6 138 °R, чего достаточно, чтобы расплавить сталь при около 1 811 K, или 3 260 °R. Плазма дуговой сварки превышает 6 000 K, или 10 800 °R. Руководства по сварке перечисляют расход газа и типы пламени, а температуры производитель указывает в той шкале, которая подходит рынку.

Горение в ракетах

Температура в камере керосино-кислородного двигателя составляет около 3 500 K, то есть 6 300 °R, а водородно-кислородного — около 3 300 K, или 5 940 °R. Скорость истечения зависит от квадратного корня из температуры в камере, поэтому увеличение на 10 процентов даёт скорость выше на 5 процентов. Ракетные тексты из США часто используют °R в уравнениях.

Воспламенение от сжатия

Дизельное топливо воспламеняется, потому что воздух, сжатый в соотношении 16 к 1, достигает около 900 K. Начиная с 300 K, то есть 540 °R, конечная температура равна 300 × 16^0.4 = 909 K, то есть 1 636 °R. Холодный пуск труден, потому что холодный двигатель теряет тепло через стенки, и помогают свечи накаливания. Студенты вычисляют конечную температуру в кельвинах или по Ранкину, но никогда не в градусах Цельсия или Фаренгейта.

Самовоспламенение

Водород самовоспламеняется около 773 K, то есть 1 391 °R, пропан — около 723 K, или 1 301 °R, а бензин — около 530 K, или 954 °R. Бумага воспламеняется около 506 K, или 911 °R. Эти значения определяют безопасные температуры поверхности для оборудования во взрывоопасных зонах, и нормативы приводят их в градусах Цельсия, а американские документы добавляют Фаренгейт.

Тепловое излучение пламени

Пламя излучает пропорционально четвёртой степени своей абсолютной температуры. Пламя при 2 000 K излучает с единицы площади в 16 раз больше, чем при 1 000 K. В английских единицах это 3 600 °R против 1 800 °R. Проектировщики печей используют ту шкалу, которая нужна их формуле, а вычисление «конвертировать °R в K» согласует результаты.

Больше значений для конвертации °R в K

Более длинный список конвертаций

Если нужного вам значения нет в первом списке, эти дополнительные конвертации могут оказаться достаточно близкими, чтобы считать их прямо с экрана:

• -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

Типичные ошибки при вычислении «конвертировать °R в K»

Применение смещения

У двух шкал общий нуль, поэтому ни 459,67, ни 273,15 не играют роли. 540 °R — это 300 K.

Принятие Ранкина за Фаренгейт

Тот же градус, другой нуль. 540 °R равны 80,33 °F, а не 540 °F.

Умножение там, где нужно деление

Кельвин — более крупная единица, поэтому число уменьшается. Если 540 °R превратились в 972, коэффициент применили наоборот.

Быстрые вопросы

Каков метод для вычисления «конвертировать °R в K»?

Разделите значение по Ранкину на 1,8.

Чему равны 540 °R в кельвинах?

300 K.

Чему равны 491,67 °R в кельвинах?

273,15 K.

Чему равны 0 °R в кельвинах?

0 K.

Сохраняется или отправляется ли моё число?

Нет, оно остаётся на вашем устройстве.

Куда перейти дальше

Другие инструменты для температуры перечислены здесь: Конвертировать °R в °F, Конвертировать °R в °C, Конвертировать °C в K, Конвертировать °F в K, Конвертировать K в °C, Конвертировать km в mi, Конвертировать mi в km, Конвертировать L в gal, Конвертировать gal в L. Для обратного направления используйте Конвертировать K в °R.

Главное: вычисление «конвертировать °R в K» делит на 1,8 и подписывает результат K без знака градуса. Введённое вами число остаётся на вашем устройстве.