Chuyển °R sang K Rankine ↔ Kelvin Miễn phí Trực tuyến An toàn

Ngọn lửa, lò nung và động cơ: từ Rankine sang kelvin

Kỹ thuật đốt cháy xử lý nhiệt độ cực cao, và các sổ tay Mỹ thường nêu nó bằng Rankine: metan cháy trong không khí gần 4.000 °R, một ngọn lửa hydro-oxy đạt 5.544 °R, và khí bên trong xi-lanh động cơ đạt đỉnh khoảng 4.860 °R. Các bài báo xuất bản ở nơi khác nêu cùng các trạng thái bằng kelvin. Để chuyển °R sang K, hãy chia cho 1,8: 4.000 °R là 2.222 K, 5.544 °R là 3.080 K và 540 °R là 300 K. Máy tính phía trên làm phép chia ngay khi bạn gõ, và các phần dưới đây nối các con số với ngọn lửa, nồi hơi, lò nung, động cơ và khí thải.

Hãy mong đợi công thức kèm các ví dụ cụ thể, hồ sơ ngắn về từng thang đo, một phép so sánh, một vòng qua thực hành đốt cháy và những sai sót cần tránh. Mọi phép tính ở lại trong trình duyệt của bạn.

Cách chuyển °R sang K: chia cho 1,8

Công thức

Công thức là K = °R ÷ 1,8, hay K = °R × 5/9. Vậy 540 °R cho 300 K, 1.000 °R cho 555,56 K và 3.000 °R cho 1.666,7 K. Để quay lại, hãy nhân với 1,8. Cả hai thang bắt đầu từ độ không tuyệt đối, nên không có độ lệch nào để trừ.

Các ví dụ cụ thể

Không khí chuẩn ở 518,67 °R là 288,15 K. Một ngọn lửa metan-không khí ở 4.000 °R là 2.222 K. Một động cơ diesel ở cuối kỳ nén, khoảng 1.620 °R, là 900 K, và khí xả ở 2.160 °R là 1.200 K.

Vì sao chỉ là một phép chia

Rankine và kelvin có chung điểm không. Chúng chỉ khác nhau ở cỡ của độ, vì một kelvin bằng 1,8 độ Rankine. Điều đó khiến phép chuyển đổi chỉ là một phép chia.

Một phép thử nhanh

Giá trị kelvin bằng 5/9 giá trị Rankine, khoảng 56 phần trăm. Nếu kết quả phép “chuyển °R sang K” lớn hơn đầu vào, bạn đã nhân thay vì chia.

Thang Rankine

Thang tuyệt đối của dữ liệu đốt cháy theo đơn vị Anh

Rankine là nhiệt độ tuyệt đối với các độ có cỡ Fahrenheit. Các sách đốt cháy và động lực học khí của Mỹ dùng nó cùng với Btu và pound, nhất là cho nhiệt độ ngọn lửa và tính toán định luật khí. Ký hiệu là °R.

Nơi nó xuất hiện

Sổ tay đốt cháy, sổ tay nồi hơi và nhiệt động lực học động cơ theo đơn vị Anh.

Kelvin

Đơn vị SI của nhiệt độ

Kelvin bắt đầu từ độ không tuyệt đối. Khoa học đốt cháy, động học và các tiêu chuẩn quốc tế dùng nó. Một nhiệt độ bằng kelvin đi thẳng vào phương trình Arrhenius, định luật khí và các công thức bức xạ. Nó được viết là K, không có dấu độ.

Nơi nó xuất hiện

Bài nghiên cứu, tiêu chuẩn quốc tế và bảng động học.

Rankine so với kelvin

Một kelvin bằng 1,8 độ Rankine. Một ngọn lửa nóng hơn ngọn lửa khác 900 °R là nóng hơn 500 K. Cả hai thang đều tuyệt đối, nên các tỷ số nhiệt độ như nhau: một ngọn lửa ở 4.000 °R và không khí ở 540 °R cho tỷ số 7,4, cũng như 2.222 K và 300 K.

Phép chia chính xác, nên không có làm tròn nào vào phép chuyển đổi. Sai sót thông thường duy nhất là lẫn Rankine với Fahrenheit.

Phép chuyển đổi xuất hiện ở đâu

Nhiệt độ ngọn lửa đoạn nhiệt

Nhiệt độ mà một ngọn lửa sẽ đạt khi không mất nhiệt phụ thuộc vào nhiên liệu và chất oxy hóa. Metan trong không khí cho khoảng 4.000 °R, tức 2.222 K. Propan trong không khí cho 4.081 °R, hay 2.267 K, hydro trong không khí 4.469 °R, hay 2.483 K, axetylen trong oxy 6.138 °R, hay 3.410 K, và hydro trong oxy 5.544 °R, hay 3.080 K. Một phép tính “chuyển °R sang K” dung hòa một sổ tay Mỹ với một bài báo châu Âu.

Động cơ

Nhiệt độ khí đỉnh trong động cơ đánh lửa gần 2.700 K, tức 4.860 °R. Kỳ nén diesel kết thúc gần 900 K, hay 1.620 °R, đủ để đốt cháy nhiên liệu. Khí xả rời xi-lanh ở khoảng 1.200 K, hay 2.160 °R, và nguội đi khi chạy xuống ống.

Lò nung và lò gạch

Một lò thủy tinh chạy gần 1.900 K, tức 3.420 °R. Một lò xi măng nung bột liệu gần 1.723 K, hay 3.101 °R. Một lò vôi chạy gần 1.370 K, hay 2.466 °R, và một lò đốt rác ở khoảng 1.373 K, hay 2.471 °R. Người vận hành dùng Fahrenheit hoặc Celsius để điều khiển, và Rankine chỉ trong sách giáo khoa.

NOx nhiệt

Các oxit nitơ hình thành trong ngọn lửa khi nhiệt độ vượt khoảng 1.800 K, tức 3.240 °R. Tốc độ tăng mạnh theo nhiệt độ, nên giảm 100 K, hay 180 °R, có thể cắt giảm khí thải đáng kể. Đầu đốt NOx thấp hạ nhiệt độ đỉnh bằng cách trộn khí khói hoặc chia tầng không khí. Các bài báo môi trường trích dẫn kelvin, và ghi chú kỹ thuật của Mỹ cho °F hoặc °R.

Thu hồi nhiệt

Khí khói rời một nồi hơi ở 450 K, tức 810 °R, mang năng lượng mà một bộ trao đổi nhiệt có thể thu hồi. Làm nguội nó đến 380 K, hay 684 °R, thu hồi nhiệt nhưng có nguy cơ ngưng tụ axit dưới điểm sương. Nhà thiết kế làm việc với các hiệu nhiệt độ và với nhiệt độ tuyệt đối cho cân bằng entropy của bộ trao đổi.

Công thức bảng tính

Đặt các giá trị Rankine vào cột A và dùng =A2/1.8 trong cột B. Cho chiều ngược lại, dùng =B2*1.8. Với hiệu số, các hệ số như nhau. Định dạng một chữ số thập phân và ghi đơn vị trong mỗi tiêu đề, để bảng có thể trao cho đồng nghiệp mà không cần ghi chú.

Làm tròn và độ chính xác

Phép chia chính xác nhưng thường không kết thúc: 1.000 °R là 555,555… K. Hãy khớp số chữ số với nguồn. Nhiệt độ ngọn lửa được biết đến vài chục kelvin là cùng, nên 2.222 K viết là khoảng 2.220 K thì tốt hơn. Đừng báo cáo độ chính xác cao hơn điều phép tính nền tảng biện minh.

Ước lượng không cần máy tính

Hãy chia đôi con số Rankine, rồi cộng một phần mười của nửa đó. Với 4.000 °R nửa là 2.000 và một phần mười là 200, cho 2.200 K so với chính xác 2.222. Với 540 °R kết quả là 297 K. Ở nhiệt độ ngọn lửa ước lượng nằm trong một phần trăm, tinh hơn mức dữ liệu xứng đáng.

Các mốc để ghi nhớ

491,67 °R là 273,15 K, 518,67 °R là 288,15 K, 540 °R là 300 K, 671,67 °R là 373,15 K và 1.800 °R là 1.000 K. Với ngọn lửa, 4.000 °R là khoảng 2.220 K. Những mốc này giúp bạn phát hiện một lỗi trong bảng chỉ bằng một cái nhìn.

Thang tham chiếu

0 °R là 0 K. 36,5 °R là 20,3 K. 139,25 °R là 77,4 K. 540 °R là 300 K. 1.000 °R là 555,6 K. 1.800 °R là 1.000 K. 3.240 °R là 1.800 K. 4.000 °R là 2.222 K. 5.544 °R là 3.080 K. Một thang như thế này làm việc kiểm tra nhanh hơn.

Kiểm tra bằng cách đảo ngược

Để kiểm tra bất kỳ kết quả chuyển °R sang K nào, hãy nhân với 1,8 và xem bạn có trở về điểm đầu không. Nếu 540 °R thành 300 K, thì 300 nhân 1,8 là 540. Một phép thử thứ hai là tỷ số: giá trị Rankine phải gấp 1,8 lần giá trị kelvin.

Quan hệ với Fahrenheit và Celsius

Rankine bằng Fahrenheit cộng 459,67, và kelvin bằng Celsius cộng 273,15. Xuất phát từ nhiệt độ ngọn lửa Fahrenheit 3.540 °F bạn cộng 459,67 để đến 4.000 °R, chia cho 1,8 để đến 2.222 K và trừ 273,15 để đến 1.949 °C. Mỗi bước đều dễ, và chuỗi cho một phép kiểm tra giá trị cuối.

Hiệu số so với giá trị tuyệt đối

Một khoảng 180 °R bằng một khoảng 100 K, và mức tăng 900 °R qua một nồi hơi bằng 500 K. Vì hai thang chung điểm không, các khoảng chuyển đổi chính xác như các số đọc tuyệt đối. Điều này tương phản với Fahrenheit và Celsius, nơi một độ lệch chỉ áp dụng cho giá trị tuyệt đối và không bao giờ cho các khoảng.

Viết đơn vị cho đúng

Hãy viết Rankine là °R và kelvin là K, với một khoảng trắng sau con số. Trong báo cáo cho độc giả quốc tế, hãy nêu cả hai: 4.000 °R (2.222 K). Một con số 4.000 trần trụi là mơ hồ trong một bài báo về đốt cháy, vì nó có thể là Rankine, Fahrenheit hay kelvin, và ba thứ mô tả những ngọn lửa rất khác nhau.

Tuabin khí

Đầu vào tuabin khí hiện đại đạt 1.700 K, tức 3.060 °R. Nhiệt độ đầu vào cao hơn nghĩa là hiệu suất cao hơn, nhưng cánh phải sống sót với nó bằng làm mát bên trong và lớp phủ chắn nhiệt. Hiệu suất của chu trình Brayton lý tưởng chỉ phụ thuộc vào tỷ số áp suất, trong khi công riêng tăng theo tỷ số nhiệt độ giữa 3.060 °R và 518,67 °R, là 5,9.

Tính chất nhiên liệu theo đơn vị Anh

Bảng nhiên liệu của Mỹ liệt kê nhiệt trị bằng Btu mỗi pound hay mỗi foot khối. Metan có khoảng 21.500 Btu/lb, tức 50 MJ/kg. Hệ số quy đổi là 2,326 kJ/kg cho mỗi Btu/lb. Nhiệt độ chỉ là một trong nhiều đại lượng cần chuyển, và phép tính “chuyển °R sang K” là dễ nhất trong số đó.

Mã máy tính cho đốt cháy

Phần mềm động học hóa học nhận nhiệt độ bằng kelvin. Dữ liệu kế thừa từ các nguồn theo đơn vị Anh có thể mang nhiệt độ bằng Rankine. Một người dùng đưa giá trị Rankine vào mã mong đợi kelvin nhận kết quả sai một hệ số 1,8, điều mà một phép tính “chuyển °R sang K” ở khâu đầu vào ngăn được.

Dạy về đốt cháy

Một giảng viên có thể trình diễn các đại lượng trong ngọn nến bằng một cặp nhiệt điện, cho khoảng 1.600 K, hay 2.900 °R, trong vùng phát sáng. Sinh viên sau đó tính công suất bức xạ của ngọn lửa trong cả hai hệ đơn vị. Bài tập dạy vì sao nhiệt độ tuyệt đối quan trọng và bước tính “chuyển °R sang K” đi trước mọi phép tính ra sao.

Muội và màu ngọn lửa

Ánh vàng của ngọn nến đến từ các hạt muội nóng bức xạ như những vật đen nhỏ xíu ở khoảng 1.600 K, tức 2.880 °R. Ngọn lửa gas xanh có ít muội và phát sáng từ các phân tử bị kích thích. Một đèn Bunsen mở lỗ không khí cháy nóng và sạch hơn khi đóng. Nhà hóa học viết nhiệt độ bằng kelvin, và một phiếu học ở Mỹ có thể ghi chúng bằng °R.

Điều tra hỏa hoạn

Điều tra viên ước lượng nhiệt độ đám cháy từ tác động lên vật liệu. Nhôm nóng chảy ở 933 K, tức 1.680 °R, kính mềm gần 1.000 K, hay 1.800 °R, và thép mất một nửa độ bền gần 870 K, hay 1.566 °R. Một báo cáo trích dẫn nhôm đã chảy cho độc giả biết đám cháy vượt 933 K, một giá trị xuất hiện trong tài liệu Mỹ là 1.220 °F hay 1.680 °R.

Nhiệt tỏa ra khi đốt nhiên liệu

Một ki-lô-gam metan cho khoảng 50 MJ và cần khoảng 17 kg không khí để cháy. Phân bố trên khoảng 18 kg sản phẩm với nhiệt dung riêng gần 1,2 kJ/(kg·K), nhiệt đó sẽ nâng nhiệt độ khoảng 2.300 K, khớp với ngọn lửa thật, khi tính đến sự phân ly của sản phẩm. Trong một phép tính theo đơn vị Anh cùng nhiệt đó là 21.500 Btu mỗi pound và độ tăng được nêu bằng °R. Chuyển nhiệt độ cuối bằng một phép tính “chuyển °R sang K” cho phép so sánh hai phép tính.

Làm giàu oxy

Đốt trong không khí giàu oxy nâng nhiệt độ ngọn lửa và cắt giảm thể tích khí khói. Metan trong oxy nguyên chất đạt khoảng 3.050 K, tức 5.490 °R, so với 2.223 K, hay 4.001 °R, trong không khí. Lò thủy tinh và kim loại dùng đốt oxy-nhiên liệu vì lý do này. Các bài báo về chủ đề, viết cho độc giả toàn cầu, cho kelvin, trong khi ghi chú thương mại Mỹ dùng °F hoặc °R, nên một phép tính “chuyển °R sang K” xuất hiện trong gần mọi sự so sánh.

Độ ổn định ngọn lửa và thổi tắt

Một ngọn lửa bám vào đầu đốt khi khí chưa cháy chảy với tốc độ gần tốc độ cháy. Tốc độ cháy tăng theo nhiệt độ khí chưa cháy, xấp xỉ theo bình phương nhiệt độ tuyệt đối. Làm nóng trước một hỗn hợp từ 300 K, tức 540 °R, lên 600 K, hay 1.080 °R, làm tốc độ tăng gấp bốn theo quy tắc thô này. Tỷ số 2 của nhiệt độ tuyệt đối là như nhau ở cả hai thang.

Nồi hơi

Buồng lửa của một nồi hơi lớn chạy gần 1.500 K, tức 2.700 °R, trong khi hơi nước nó tạo ra ở khoảng 811 K, hay 1.460 °R. Khoảng cách giữa hai bên là nguồn của tính bất thuận nghịch, đó là lý do chu trình kết hợp dùng khí trước trong tuabin rồi trong nồi hơi. Một phép tính “chuyển °R sang K” cho từng điểm biến một sơ đồ của Mỹ thành một sơ đồ châu Âu.

Lửa củi và bếp lò

Ngọn lửa bếp củi khoảng 1.300 K, hay 2.340 °R, trong khi ngọn lửa cháy rừng trung bình gần 1.100 K, hay 1.980 °R. Ngọn nến ở khoảng 1.670 K, hay 3.006 °R, ở vùng nóng nhất. Gỗ bắt đầu bốc cháy gần 570 K, tức 1.026 °R. Tiêu chuẩn an toàn cháy nổ ở các nước khác nhau trích dẫn chúng theo thang riêng.

Khí hàn

Ngọn lửa oxy-axetylen đạt khoảng 3.410 K, tức 6.138 °R, đủ nóng để làm chảy thép ở khoảng 1.811 K, hay 3.260 °R. Plasma hàn hồ quang vượt 6.000 K, hay 10.800 °R. Sổ tay hàn liệt kê lưu lượng khí và loại ngọn lửa, và nhiệt độ do nhà sản xuất cho theo thang nào hợp với thị trường.

Đốt cháy tên lửa

Nhiệt độ buồng đốt trong động cơ dầu hỏa-oxy khoảng 3.500 K, tức 6.300 °R, và với hydro-oxy khoảng 3.300 K, hay 5.940 °R. Vận tốc khí xả phụ thuộc vào căn bậc hai của nhiệt độ buồng đốt, nên tăng 10 phần trăm cho vận tốc cao hơn 5 phần trăm. Sách tên lửa của Mỹ thường dùng °R trong các phương trình.

Cháy do nén

Nhiên liệu diesel bốc cháy vì không khí nén 16 trên 1 đạt khoảng 900 K. Bắt đầu từ 300 K, hay 540 °R, nhiệt độ cuối là 300 × 16^0,4 = 909 K, tức 1.636 °R. Khởi động nguội khó vì động cơ nguội mất nhiệt vào thành, và bugi sấy giúp. Sinh viên tính nhiệt độ cuối bằng kelvin hoặc Rankine, không bao giờ bằng Celsius hay Fahrenheit.

Tự bốc cháy

Hydro tự bốc cháy gần 773 K, tức 1.391 °R, propan gần 723 K, hay 1.301 °R, và xăng gần 530 K, hay 954 °R. Giấy bốc cháy gần 506 K, hay 911 °R. Những con số này xác định nhiệt độ bề mặt an toàn cho thiết bị trong khu vực nguy hiểm, và các quy định cho chúng bằng Celsius, với tài liệu Mỹ thêm Fahrenheit.

Bức xạ nhiệt từ ngọn lửa

Một ngọn lửa bức xạ theo lũy thừa bốn của nhiệt độ tuyệt đối. Một ngọn lửa ở 2.000 K bức xạ gấp 16 lần trên mỗi đơn vị diện tích so với ngọn lửa ở 1.000 K. Trong đơn vị Anh đó là 3.600 °R so với 1.800 °R. Nhà thiết kế lò dùng thang nào công thức của họ cần, và một phép tính “chuyển °R sang K” dung hòa các kết quả.

Thêm các giá trị cho chuyển °R sang K

Một danh sách chuyển đổi dài hơn

Nếu giá trị bạn cần không có trong danh sách đầu, các phép chuyển đổi bổ sung này có thể đủ gần để đọc trực tiếp:

• -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

Những lỗi điển hình trong phép tính “chuyển °R sang K”

Áp dụng một độ lệch

Hai thang chung điểm không, nên cả 459,67 lẫn 273,15 đều không có vai trò. 540 °R là 300 K.

Coi Rankine là Fahrenheit

Cùng độ, khác điểm không. 540 °R bằng 80,33 °F, không phải 540 °F.

Nhân ở nơi cần chia

Kelvin là đơn vị lớn hơn, nên con số co lại. Nếu 540 °R thành 972, hệ số đã bị áp dụng ngược.

Câu hỏi nhanh

Phương pháp cho một phép tính “chuyển °R sang K” là gì?

Chia giá trị Rankine cho 1,8.

540 °R là bao nhiêu kelvin?

300 K.

491,67 °R là bao nhiêu kelvin?

273,15 K.

0 °R là bao nhiêu kelvin?

0 K.

Con số của tôi có được lưu hay gửi đi không?

Không, nó ở lại trên thiết bị của bạn.

Đi tiếp đến đâu

Các công cụ nhiệt độ khác được liệt kê ở đây: Chuyển °R sang °F, Chuyển °R sang °C, Chuyển °C sang K, Chuyển °F sang K, Chuyển K sang °C, Chuyển km sang mi, Chuyển mi sang km, Chuyển L sang gal, Chuyển gal sang L. Cho chiều ngược lại, hãy dùng Chuyển K sang °R.

Điều cần nhớ: một phép tính “chuyển °R sang K” chia cho 1,8 và ghi nhãn kết quả là K không có dấu độ. Con số bạn nhập ở lại trên thiết bị của bạn.