°F 转 K 华氏度 ↔ 开尔文 免费 在线 安全

炉子、喷气发动机与发电厂:华氏度换算成开尔文

美国工业仍用华氏度描述许多高温设备:蒸汽轮机在 1,000 °F 运行,喷气发动机的涡轮进口承受 2,700 °F,热处理炉设定在 1,500 °F。然而教科书和国际标准用的是开尔文。要把 °F 换算成 K,加 459.67 再乘以 5/9,或者减 32、乘以 5/9 再加 273.15:212 °F 是 373.15 K,1,000 °F 是 810.93 K,2,700 °F 是 1,755.37 K。上面的计算器在您输入时完成所有步骤,下面的各节说明这些数字对金属、发动机、发电、火和飞行意味着什么。

您会找到带实例的公式、对每种温标的简短介绍、一个对比、一大组来自工业和航空航天的情形,以及要避免的失误。算术在您的浏览器中运行,您输入的内容不会被发送到任何地方。

如何把 °F 换算成 K:加 459.67,再乘以 5/9

公式

直接的公式是 K = (°F + 459.67) × 5/9。等价的形式是 K = (°F − 32) × 5/9 + 273.15。所以 68 °F 得到 (68 + 459.67) × 5/9 = 293.15 K,0 °F 得到 255.37 K,98.6 °F 得到 310.15 K。要换回去,把开尔文乘以 9/5 再减 459.67。

实例

212 °F 的沸水是 373.15 K。1,000 °F 的过热蒸汽是 810.93 K。1,500 °F 的钢炉是 1,088.71 K。铝在 1,221 °F 熔化,即 933.4 K,钨在 6,192 °F,即 3,695 K。

为什么偏移量是 459.67

绝对零度是 −459.67 °F。把这个数加到华氏读数上,得到兰氏度,它从绝对零度开始,但保持华氏度的步长。除以 1.8 把兰氏度变成开尔文。这两个运算可以合并成一个公式。

一个快速的合理性检验

在 −459.67 °F 时,结果必须是 0 K。如果某种方法在那一点上没有得到绝对零度,就是漏了一步。

华氏温标

美国工业的温标

华氏度把 32 放在水的冰点,把 212 放在沸点。在美国,它出现在炉子控制器、锅炉仪表、发动机数据和安全数据表上,所以任何美国对高温设备的规格都用这些度数。

出现在哪里

炉子控制、锅炉仪表、飞机手册和安全数据表。

开尔文

绝对温标

开尔文是温度的国际单位制单位,零点在绝对零度。热力学和传热公式需要它,因为它们涉及绝对温度的比值。它写作 K,不带度的符号。

出现在哪里

工程计算、材料数据、国际标准和研究论文。

华氏度对开尔文

一开尔文是 1.8 个华氏度。换热器上 90 °F 的温升就是 50 K 的温升。绝对值的差别更大:1,000 °F 是 810.93 K,所以乍一看这两个数字似乎毫无关系。在很高的温度下,偏移量相对于数值很小,所以 3,000 °F 约为 1,922 K。

公式是精确的,所以换算本身没有舍入。陷阱在于在需要 273.15 的地方用了 273,以及把温度差当作温度来换算。

换算出现在哪里

金属与熔化

铅在 621 °F 熔化,即 600.6 K,锡在 450 °F,即 505.1 K,铝在 1,221 °F,即 933.4 K,银在 1,763 °F,即 1,235 K,金在 1,948 °F,即 1,337 K,铜在 1,984 °F,即 1,358 K。钢的熔化温度在约 2,500 到 2,800 °F 之间,即 1,644 到 1,811 K,取决于含碳量。对每一个做一次“把 °F 换算成 K”的计算,就让美国手册与欧洲数据表站在同一基础上。

喷气发动机与燃气轮机

进入现代涡轮的气体可以是 2,700 到 3,000 °F,即 1,755 到 1,922 K,比叶片合金的熔点还热,叶片靠内部冷却和陶瓷涂层才得以幸存。活塞发动机的废气约为 1,200 到 1,600 °F,即 922 到 1,144 K。

发电厂

燃煤电厂的蒸汽被过热到约 1,000 到 1,100 °F,即 811 到 866 K。压水堆把冷却剂保持在 600 °F 附近,即 589 K,沸水堆在 550 °F 附近,即 561 K。美国的电厂手册给出华氏数字,而国际比较需要开尔文或摄氏度。

钢的热处理

钢通过加热到约 1,500 °F 以上来淬硬,即 1,088.7 K,然后淬火,并在 300 到 1,000 °F 回火,即 422 到 811 K。美国的车间以华氏度设定控制器。带相图的材料教科书用开尔文或摄氏度书写,把配方与相图对应起来的学生,每一步都需要一次“把 °F 换算成 K”的计算。

催化转化器

催化转化器在约 482 °F 开始工作,即 523 K,称为起燃,并在 750 到 1,500 °F 之间工作得最好,即 672 到 1,089 K。冷发动机污染更多,因为催化剂尚未达到这些温度。美国的汽车工程师以华氏度报价,而国际标准使用摄氏度。

发动机与冷却

195 到 220 °F 的发动机冷却液是 364 到 378 K。冷却液在压力下沸点更高:15 psi 的盖子使 50% 乙二醇混合液的沸点升到约 265 °F,即 402 K。散热器中的传热计算使用温度差,开尔文的数值与摄氏度的数值相同。

工业锅炉

在 150 psig 下产生饱和蒸汽的整装锅炉,蒸汽温度接近 366 °F,即 459 K。给水从除氧器以 227 °F 进入,即 381 K。给水每预热 10 到 11 度,大约节省百分之一的燃料。锅炉工程师用华氏度工作,而“把 °F 换算成 K”的计算是与欧洲设计比较的第一步。

玻璃与陶瓷

容器玻璃在约 2,700 °F 熔化,即 1,755 K,并在 1,050 °F 附近退火,即 839 K。精细瓷器大约在 2,400 °F 烧制,即 1,589 K。工作室手册中的窑温是华氏度,但材料数据表以开尔文列出烧结点,所以陶艺家和工程师常常需要换算。

半导体炉

芯片制造商在 1,500 到 2,000 °F 生长氧化层,即 1,089 到 1,366 K,并在相近的温度扩散掺杂剂。硅在 2,577 °F 熔化,即 1,687 K。美国的工艺工程师对较旧的炉子用华氏度,对较新的工具用摄氏度,所以一张两者都有、并带一列“把 °F 换算成 K”计算结果的表格很有帮助。

焊接与钎焊

锡铅软焊料在 361 °F 附近熔化,即 456 K,银钎焊合金在 1,100 到 1,600 °F 熔化,即 866 到 1,144 K。钢焊池超过 2,800 °F,即 1,811 K。美国焊接标准以华氏度给出预热温度,例如厚截面为 200 °F,即 366.5 K。

电子表格公式

把华氏值放在 A 列,在 B 列使用 =(A2+459.67)*5/9。反过来,使用 =B2*9/5-459.67。对于温度差,使用 =A2*5/9,不带偏移。用两位小数格式化,标明每个单位,并保留原始值以便追溯。

舍入与精度

公式是精确的,但工艺仪表不是。在 1,500 °F 精度为 ±1% 的炉子热电偶,不确定度为 15 °F,即 8 K。请报告 1,089 K,而不是 1,088.71 K。在计算内部保持完整精度,只对最终数字舍入。

一个心算捷径

减 32,乘以 0.556,再加 273。对于 1,000 °F:968 乘以 0.556 是 538,加 273 得 811 K,接近精确的 810.93。如果您在 0.556 中保留三位小数,这个方法精确到开尔文的几分之一。

需要记住的标志点

32 °F 是 273.15 K,212 °F 是 373.15 K,68 °F 是 293.15 K,1,000 °F 是 810.93 K,−459.67 °F 是 0 K。记住这些有助于发现数据表中的输入错误。

水泥窑与石灰窑

水泥窑在约 2,640 °F 煅烧生料,即 1,723 K,等于 1,450 °C。石灰窑运行温度较低,接近 1,650 到 2,000 °F,即 1,172 到 1,366 K。里面的火焰可以超过 3,500 °F,即 2,200 K。不同国家的操作员使用华氏度和摄氏度,同一份窑的数据对一家全球性公司可能需要一次“把 °F 换算成 K”的计算。

参考阶梯

−459.67 °F 是 0 K。−320 °F 是 77.6 K。−40 °F 是 233.15 K。0 °F 是 255.37 K。32 °F 是 273.15 K。100 °F 是 310.93 K。500 °F 是 533.15 K。1,000 °F 是 810.93 K。2,000 °F 是 1,366.5 K。这样的阶梯有助于快速检查表格。

反向核对

要核对任何把 °F 换算成 K 的结果,把它乘以 9/5 再减 459.67。如果 68 °F 变成了 293.15 K,那么 293.15 乘以 1.8 是 527.67,减去 459.67 得 68。第二个检验是符号:开尔文值永远不是负数。

兰氏温标

兰氏度从绝对零度开始量起,度的大小与华氏度相同,所以 °R = °F + 459.67。68 °F 是 527.67 °R,除以 1.8 得 293.15 K。较旧的美国热力学教科书在气体定律中使用兰氏度。通过兰氏度换算是避免失误的可靠办法。

温度差

当换热器使一股流体升高 90 °F 时,升幅是 50 K。下降 36 °F 就是下降 20 K。切勿对差值加 459.67。美国的比热以 Btu 每磅每 °F 表示,而国际单位制中是焦耳每千克每开尔文,两者相差一个 4186.8 的系数。

阅读美国的数据表

安全数据表以华氏度列出熔点、沸点、闪点和自燃温度。对每一个做一次“把 °F 换算成 K”的计算,使国际比较更容易。请查看表上写的是 "°F" 还是 "°C",因为有些两者都给,混淆它们可能把低温的储存限值变成高温的。

换热器与趋近温差

一台管壳式换热器用从 80 °F 加热到 120 °F 的水把油从 300 °F 冷却到 150 °F,热侧降幅为 150 °F,即 83.3 K,冷侧升幅为 40 °F,即 22.2 K。对数平均温差,即用于设计的数字,是由差值计算的,所以在以华氏度为基础和以开尔文为基础的单位中,经过一个 5/9 的系数后是相同的。

钢管的热膨胀

钢管每 °F 约膨胀 0.0000065,即每 K 0.0000117。一根 100 ft 的管子从 70 加热到 400 °F,升幅 330 °F 即 183 K,伸长约 2.6 英寸。美国规范中系数以每 °F 给出,国际单位制规范中以每 K 给出,两者之间的系数是 1.8,这就是为什么对该范围做一次“把 °F 换算成 K”的计算是常见的核对。

废物焚烧

危险废物焚烧的法规常要求至少 1,800 °F,即 1,255 K,约 980 °C,停留时间为两秒。高温分解有机化合物。美国的环境许可以华氏度报价,而欧洲指令使用 850 °C 或 1,100 °C,所以换算有助于比较规则。

燃料的闪点

汽油的闪点接近 −45 °F,即 230.4 K,所以它在寒冷的日子里也能着火。Jet A 燃料在 100 °F 或更高时闪燃,即 310.9 K。柴油在 125 °F 或更高时闪燃,即 324.8 K。美国的安全数据表以华氏度列出这些数字,消防工程师为国际比较而换算它们。

自燃温度

汽油在约 495 °F 自燃,即 530.4 K。丙烷需要约 842 °F,即 723.2 K,氢气约 932 °F,即 773.2 K。纸在约 451 °F 燃烧,即 506.5 K,这个数字给了一部著名小说它的书名。对这些数字做一次“把 °F 换算成 K”的计算,把它们放到热力学安全计算所用的温标上。

野火与火焰

森林火灾中的火焰达到 1,500 到 2,000 °F,即 1,089 到 1,366 K,而地面的温度可能低几百度。木材从约 540 °F 开始炭化,即 555 K。火灾科学家用开尔文为辐射建模,而公众公告用华氏度,所以一次“把 °F 换算成 K”的计算把两者联系起来。

超音速飞行

在 3 马赫时,SR-71 黑鸟的蒙皮达到约 600 °F,即 589 K,需要钛结构。协和式飞机的机头在 2 马赫时达到 260 °F,即 400 K。在这样的速度下,气动加热占主导地位,温度由滞止公式计算,它需要绝对温度。

标准大气

国际标准大气把海平面温度定为 59 °F,即 288.15 K,在 11 km 处降到 −69.7 °F,即 216.65 K,并在低平流层中保持不变。美国的飞行员在大多数仪表上读取以摄氏度表示的外界气温,但飞行手册的性能图表可能用华氏度。

再入与隔热罩

航天飞机的隔热瓦保护机体免受接近 2,300 °F 的表面温度,即 1,533 K,而机头和翼缘的增强碳-碳材料承受高达 3,000 °F,即 1,922 K。后面的铝结构必须保持在约 350 °F 以下,即 450 K。隔热罩工程师根据以华氏度和开尔文书写的 NASA 报告工作。

更多 °F 换算成 K 的值

更长的换算列表

如果您需要的值不在第一个列表里,下面这些进一步的换算也许足够接近,可以直接读出:

• -273.15 °F = 103.622 K
• -100 °F = 199.817 K
• -20 °F = 244.261 K
• 10 °F = 260.928 K
• 15 °F = 263.706 K
• 25 °F = 269.261 K
• 30 °F = 272.039 K
• 50 °F = 283.15 K

把 °F 换算成 K 时的常见失误

忘了 459.67

只乘以 5/9 得到的结果太小。212 °F 不是 117.8 K,而是 373.15 K。

把温度差当作温度来换算

升高 18 °F 就是升高 10 K。不要加 459.67。

舍入常数

请使用 459.67 和 273.15。把它们舍入成 460 和 273,在精确的工作中会引入三分之一开尔文的误差。

简短回答

我如何把 °F 换算成 K?

加 459.67,再乘以 5/9。

68 °F 是多少开尔文?

293.15 K。

32 °F 是多少开尔文?

273.15 K。

绝对零度用华氏度是多少?

−459.67 °F。

我的数字会离开我的设备吗?

不会,计算在您的浏览器中运行。

更多页面与总结

其他温度换算请见°F 转 °Ré、°F 转 °R、°R 转 K、°C 转 K、K 转 °C、km 转 mi、mi 转 km、L 转 gal、gal 转 L。反方向是K 转 °F。

简而言之,“把 °F 换算成 K”的计算就是加 459.67 再乘以 5/9,然后把单位写在答案旁边。您的数字在本地计算,没有账户,也没有上传。