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暖通空调公式与冷水机组表:兰金度换算成华氏度

美国的供暖、制冷和通风行业按华氏度运转,但它关于空气密度、气体行为和理想效率的公式,是针对以兰金计的绝对温度写的。读到写着 527.67 °R 的计算的技术员,需要知道这是一间 68 °F 的房间。要把 °R 换算成 °F,减去 459.67:491.67 °R 是 32 °F,527.67 °R 是 68 °F,671.67 °R 是 212 °F。上面的计算器在您输入时做减法,下面的各节展示空调、通风和冷水机组计算中的兰金数字如何映射回温控器的刻度。

您会找到带演算示例的公式、对每种温标的简介、一个对比、一组来自楼宇设备的实用案例,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。对于设计工作,请依靠有执照的工程师。

如何把 °R 换算成 °F:减去 459.67

公式

公式是 °F = °R − 459.67。所以 559.67 °R 是 100 °F,459.67 °R 是 0 °F,0 °R 是 −459.67 °F。反方向则加上 459.67。为了快速工作,许多技术员减去 460,这精确到三分之一度之内。

演算示例

514.67 °R 的送风温度是 55 °F。529.67 °R 的房间是 70 °F。503.67 °R 的冷冻水温度是 44 °F。639.67 °R 的锅炉水温度是 180 °F,859.67 °R 的蒸汽温度是 400 °F。

为什么只是一次减法

一兰金度和一华氏度大小相同,所以不需要缩放。两种温标只是零点不同。绝对零度是 0 °R 和 −459.67 °F。

快速合理性测试

华氏数字始终低 459.67。如果“把 °R 换算成 °F”的计算结果高于输入,说明您做了加法而不是减法。

兰金温标

以华氏度大小为刻度的绝对温度

兰金从绝对零度开始,所以每个值都是正的。它出现在需要真实温度比值的公式中,比如空气密度和理想循环的效率,出现在英制单位的楼宇设备世界里。

出现在哪里

设计公式、工程手册和 ASHRAE 风格的参考表。

华氏温标

每个美国温控器上的刻度

华氏把 32 放在冰点,把 212 放在沸点。它是美国温控器、仪表、冷冻水设定点和设备铭牌上的刻度,所以每一个计算结果最终都被翻译回它。

出现在哪里

温控器、铭牌、调试表和维修仪表。

兰金对华氏

这两种温标有相同的度。20 度的温差在两者中是同一个数。绝对值相差 459.67,所以 70 °F 是 529.67 °R。因为兰金从绝对零度开始,559.67 比 529.67 这样的比值在物理上有意义,而 100 比 70 的华氏比值则没有。

减法是精确的,所以取整只出现在显示的结果中。常见的失误是在 459.67 °R 以下忘了符号,以及把换算用在温差上。

换算出现在哪里

空气密度

ASHRAE 风格的表把空气密度给为 1.325 乘以以英寸汞柱计的压强,再除以以 °R 计的绝对温度。在 29.92 inHg 和 527.67 °R,即 68 °F 时,密度是 0.0751 lb/ft³。在 95 °F,即 554.67 °R 时,它降到 0.0715。一次“把 °R 换算成 °F”的计算,把中间的兰金数字变回温控器上的数字。

显热公式

我们熟悉的公式 Q = 1.08 × CFM × ΔT,以 Btu 每小时计,来自 60 分钟乘以 0.075 lb/ft³ 乘以 0.24 Btu 每磅每度。ΔT 是温差,所以在 °F 和 °R 中相同。比房间高 20 度、以 1,000 CFM 流动的空气,每小时带走 21,600 Btu。

冷水机组的效率极限

冷冻水 44 °F,即 503.67 °R,冷凝水 85 °F,即 544.67 °R 的冷水机组,理想性能系数是 503.67 除以 41,即 12.3。这对应每冷吨 0.29 kW,而实际数字约为 0.6。该比值需要绝对温度。

过热度与过冷度

技术员把过热度测量为吸气管的温度减去吸气压力下的饱和温度。典型的 10 到 15 度过热度,在 °F 和 °R 中是同一个数。如果手册给出饱和温度为 499.67 °R,而管线在 512.17 °R,那么过热度是 12.5 度,管线在 52.5 °F。

风管与膨胀

镀锌钢风管每 °F 膨胀约 0.0000067。一段 100 ft 的风管从 60 °F 加热到 180 °F,升高 120 度,增长 0.96 英寸。这个差值在兰金中相同。膨胀节以每 100 ft 每 100 °F 多少英寸来规定,所以技术员只需要温差,而不需要绝对温标。

乙二醇与防冻

百分之 30 的丙二醇溶液在接近 8 °F,即 467.67 °R 时冻结,百分之 40 的溶液在接近 −5 °F,即 454.67 °R。寒冷气候的水循环系统根据最低设计温度选择混合比。防爆裂温度低于冰点,所以标签以华氏给出两个数字。

除湿

75 °F、相对湿度百分之 50 的空气,露点接近 55 °F,即 514.67 °R。低于该温度的冷却盘管会除去水分。45 °F,即 504.67 °R 的盘管除去更多。焓湿图以华氏为坐标轴绘制,但它们背后的计算在水蒸气的气体定律中使用绝对温度。

燃气设备

烟气 400 °F,即 859.67 °R 的炉子,比 300 °F,即 759.67 °R 的损失更多热量。冷凝式炉子把烟气降到 120 °F,即 579.67 °R,从而回收潜热。效率计算使用烟气温度高出室温的部分,这是一个温差,而“把 °R 换算成 °F”的计算这一步只在求气体密度时需要。

电子表格公式

把兰金值放在 A 列,并在 B 列使用 =A2-459.67。反过来用 =B2+459.67。对于温差,原样复制该值。格式设为一位小数,并给每一列标上单位,这样表格不加说明就能交给同事。

取整与精度

减法是精确的。现场温度计读数精确到一度,所以为 68 °F 的房间引用 527.67 °R 并没有增加任何东西。在计算中把兰金数字取到一两位小数,并把最终结果取整到控制器的分辨率,通常是一度。

心算捷径

减去 460 再加上三分之一。对于 530 °R:70 加 0.33 得 70.33 °F,接近精确的 70.33。对于 560 °R:100.33 °F。在现场,460 是每个技术员都记得的数字,而那三分之一度很少要紧。

值得记住的地标

459.67 °R 是 0 °F,491.67 °R 是 32 °F,519.67 °R 是 60 °F,529.67 °R 是 70 °F,559.67 °R 是 100 °F,671.67 °R 是 212 °F。这六个涵盖了楼宇设备工作中的大部分温度。

参考阶梯

0 °R 是 −459.67 °F。419.67 °R 是 −40 °F。459.67 °R 是 0 °F。491.67 °R 是 32 °F。503.67 °R 是 44 °F。514.67 °R 是 55 °F。529.67 °R 是 70 °F。559.67 °R 是 100 °F。671.67 °R 是 212 °F。这样的阶梯使快速扫视成为可能。

用反向运算来核对

要核对任何把 °R 换算成 °F 的结果,加上 459.67,看看是否回到起点。如果 529.67 °R 变成了 70 °F,那么 70 加 459.67 就是 529.67。第二项测试是符号:华氏值必须更低,而在 459.67 °R 以下它变为负。

海拔与空气密度

在 5,000 ft 处,压强约为 24.9 inHg,同样的公式在 527.67 °R 时给出 0.0625 lb/ft³ 的密度,比海平面低百分之 17。风机移动同样的体积,但空气的质量和它带走的热量更小。设计师按密度比修正容量,并在图纸上以华氏标明温度。

与开尔文和摄氏的联系

兰金除以 1.8 得到开尔文。529.67 °R 是 294.26 K,即 21.1 °C。国际项目的工程师在这三者之间切换。从兰金到摄氏最短的路线是除以 1.8 并减去 273.15,而经过华氏的路线要两步,但更容易与温控器核对。

温差

18 °R 的差是 18 °F 的差,也是 10 K 或 10 °C 的差。永远不要从温差中减去 459.67。跨越盘管的常见 20 度 ΔT,在 °F 和 °R 中相同,在国际单位制中是 11.1 K。

正确书写单位

把兰金写成 °R,华氏写成 °F,数字后各留一个空格。在设计文件中,请在每一列的表头标明温标。把密度用 °R、设定点用 °F 混在一起的表格应当说明这一点,否则快速浏览的读者可能把 529.67 当作室温。

软件与传感器

楼宇自动化系统以华氏或摄氏存储温度,并在计算需要时换算成绝对温度。一个 70.0 °F 的传感器读数,在方程中显示为 529.67 °R,展示了换算在起作用。如果某个点在趋势图上显示 529.67,说明有人接错了变量,而“把 °R 换算成 °F”的计算这一步立刻识别出问题。

调试检查

调试期间,工程师把测得的温度与设计值比较。设计送风 55 °F,即 514.67 °R,测得值 58 °F,即 517.67 °R,相差 3 度。这是否可接受取决于容差,通常是 2 到 3 度。比较是以华氏进行的,兰金只用于像空气密度这样的计算值。

风机定律与温度

当风管系统中空气的温度改变时,通过固定风机的质量流量随密度而变,而密度与绝对温度成反比。70 °F 的空气是 529.67 °R,140 °F 时是 599.67 °R,所以质量流量下降百分之 11.7。调试加热盘管的技术员调整风量目标,而一次快速的把 °R 换算成 °F,把兰金数字翻译回温控器的读数。

工厂里的压缩空气

机房里的空压机把空气从 80 °F 提高到排气口的 300 °F 以上。以绝对值计,是 539.67 °R 升到 759.67 °R 或更高,取决于压力比。后冷却器把空气带回到与冷却水相差 15 度以内。维护人员以华氏跟踪排气和后冷却器出口的温度,但理想功的计算使用兰金。

热泵的极限

一台理想热泵用 17 °F 的室外空气为 70 °F 的建筑供暖,极限是 529.67 除以 53,即 10。真实的机器在那个温度下做到 2.5 到 4。极限用绝对温标,而铭牌给出的是 47 °F 和 17 °F 下的性能,即 506.67 °R 和 476.67 °R。

热回收通风机

热回收通风机的效率是温差的比值。室外空气 10 °F,室内 70 °F,送风 65 °F,效率是 55 除以 60,即 0.92。这些温差在兰金和华氏中相同。只有当绝对值进入时,如在密度中,才必须使用“把 °R 换算成 °F”的计算。

冷却塔

冷却塔把水冷却到比湿球温度高几度之内。湿球 78 °F,即 537.67 °R 时,出水可能是 85 °F,即 544.67 °R。趋近度是 7 度。塔的额定值以华氏书写,而它们背后的传热传质方程使用绝对温度。

锅炉与蒸汽

低压蒸汽锅炉在 5 psig 下运行,蒸汽约 228 °F,即 687.7 °R。150 psig 的高压机组产生 366 °F,即 825.7 °R 的蒸汽。蒸汽表以华氏列出温度,以 psia 列出压强,熵以每 °R 计。技术员使用华氏那一列,很少见到兰金。

制冷剂饱和图表

压力-温度图表以华氏列出每种制冷剂的饱和温度。在它们背后,热力学软件以兰金或开尔文工作。对于 118 psig 的 R-410A,饱和温度约为 40 °F,即 499.67 °R。技术员以 °F 读图表,从不需要绝对温标,除非是在编写产生它的方程。

冰蓄冷与热储存

冰蓄冷在 25 °F,即 484.67 °R 制冰,并在 34 到 40 °F 释放冷量。水的潜热是每磅 144 Btu,即 334 kJ/kg。一个装有 20,000 磅冰的罐储存 2.88 百万 Btu,即 240 冷吨小时。设计中的温度是华氏的,而效率极限使用兰金。

吸收式冷水机组

吸收式冷水机组靠热量运行,比如 250 °F 的蒸汽或 190 °F 的热水,即 709.67 °R 和 649.67 °R。它们的效率极限取决于三个绝对温度:热源、冷却水和冷冻水。制造商以华氏给出这三个,而计算极限的设计师用“把 °R 换算成 °F”的计算把它们全部换算。

更多把 °R 换算成 °F 的数值

一份更长的换算清单

如果您需要的数值不在第一份清单里,下面这些进一步的换算也许足够接近,可以直接读出:

• -273.15 °R = -732.82 °F
• -100 °R = -559.67 °F
• -20 °R = -479.67 °F
• 10 °R = -449.67 °F
• 15 °R = -444.67 °F
• 25 °R = -434.67 °F
• 30 °R = -429.67 °F
• 50 °R = -409.67 °F

把 °R 换算成 °F 时的常见失误

忘了符号

低于 459.67 °R 时,华氏值是负的。419.67 °R 是 −40 °F,而不是 40 °F。

换算温差

20 度的温差在两种温标中都是 20 度。不要减去 459.67。

混淆兰金和开尔文

两种温标相差 1.8 倍。529.67 °R 是 294.26 K,而不是 529.67 K。

简短的问题

“把 °R 换算成 °F”的计算方法是什么?

减去 459.67。

527.67 °R 是多少华氏度?

68 °F。

491.67 °R 是多少华氏度?

32 °F。

0 °R 是多少华氏度?

−459.67 °F。

我的数字会被存储或发送吗?

不会,它留在您的设备上。

接下来去哪里

其他温度换算器列在这里:把 °R 换算成 °C、把 °R 换算成 K、把 K 换算成 °F、把 °Ré 换算成 °F、把 °F 换算成 K、把 km 换算成 mi、把 mi 换算成 km、把 L 换算成 gal、把 gal 换算成 L。如果您需要反方向,请使用把 °F 换算成 °R。

要点:“把 °R 换算成 °F”的计算减去 459.67,并把结果标为 °F。您输入的数字只在您的设备上处理。