°R 转 K 兰氏度 ↔ 开尔文 免费 在线 安全

火焰、熔炉与发动机:兰金度换算成开尔文

燃烧工程处理的是极端的高温,而美国的手册常以兰金表示:甲烷在空气中燃烧接近 4,000 °R,氢氧火焰达到 5,544 °R,发动机气缸内的气体在约 4,860 °R 达到峰值。别处发表的论文以开尔文给出同样的状态。要把 °R 换算成 K,除以 1.8:4,000 °R 是 2,222 K,5,544 °R 是 3,080 K,540 °R 是 300 K。上面的计算器在您输入时做除法,下面的各节把这些数字与火焰、锅炉、窑炉、发动机和排放联系起来。

您可以期待带演算示例的公式、对每种温标的简介、一个对比、一次燃烧实践的巡礼,以及要避免的失误。所有的算术都留在您的浏览器中。

如何把 °R 换算成 K:除以 1.8

公式

公式是 K = °R ÷ 1.8,或 K = °R × 5/9。所以 540 °R 得 300 K,1,000 °R 得 555.56 K,3,000 °R 得 1,666.7 K。要换回去,乘以 1.8。两种温标都从绝对零度开始,所以没有偏移要减。

演算示例

518.67 °R 的标准空气是 288.15 K。4,000 °R 的甲烷-空气火焰是 2,222 K。压缩终了、约 1,620 °R 的柴油机是 900 K,2,160 °R 的排气是 1,200 K。

为什么只是一次除法

兰金和开尔文共用同一个零点。它们只在度的大小上不同,因为一开尔文等于 1.8 兰金度。这使得换算只是一次除法。

快速合理性测试

开尔文值是兰金值的 5/9,约百分之 56。如果“把 °R 换算成 K”的计算结果比输入大,说明您做了乘法而不是除法。

兰金温标

英制单位燃烧数据的绝对温标

兰金是以华氏度大小为刻度的绝对温度。美国的燃烧和气体动力学教材把它与 Btu 和磅一起使用,尤其用于火焰温度和气体定律的计算。符号是 °R。

出现在哪里

燃烧手册、锅炉说明书和英制单位的发动机热力学。

开尔文

温度的国际单位制单位

开尔文从绝对零度开始。燃烧科学、动力学和国际标准使用它。以开尔文计的温度直接进入阿伦尼乌斯方程、气体定律和辐射公式。它写作 K,不带度的符号。

出现在哪里

研究论文、国际标准和动力学表。

兰金对开尔文

一开尔文等于 1.8 兰金度。比另一团火焰热 900 °R 的火焰,热 500 K。两种温标都是绝对的,所以温度比值相同:4,000 °R 的火焰和 540 °R 的空气给出 7.4 的比值,就像 2,222 K 和 300 K 一样。

除法是精确的,所以换算中没有取整。唯一常见的失误是把兰金与华氏混淆。

换算出现在哪里

绝热火焰温度

火焰在没有热损失时所能达到的温度取决于燃料和氧化剂。甲烷在空气中约为 4,000 °R,即 2,222 K。丙烷在空气中是 4,081 °R,或 2,267 K,氢在空气中是 4,469 °R,或 2,483 K,乙炔在氧气中是 6,138 °R,或 3,410 K,氢在氧气中是 5,544 °R,或 3,080 K。一次“把 °R 换算成 K”的计算,让美国的手册与欧洲的论文对上了号。

发动机

火花点火发动机的峰值气体温度接近 2,700 K,即 4,860 °R。柴油机压缩终了接近 900 K,即 1,620 °R,足以点燃燃料。排出的气体在约 1,200 K,即 2,160 °R 时离开气缸,并在沿管道移动时冷却。

熔炉与窑炉

玻璃熔炉在接近 1,900 K,即 3,420 °R 下运行。水泥窑在接近 1,723 K,即 3,101 °R 下煅烧生料。石灰窑在接近 1,370 K,即 2,466 °R 下运行,而垃圾焚烧炉在约 1,373 K,即 2,471 °R。操作人员用华氏或摄氏来控制,兰金只在教科书中使用。

热力型氮氧化物

当温度超过大约 1,800 K,即 3,240 °R 时,火焰中形成氮氧化物。速率随温度急剧上升,所以降低 100 K,即 180 °R,可以大幅减少排放。低氮氧化物燃烧器通过混入烟气或分级送风来降低峰值温度。环境论文引用开尔文,而美国的工程笔记给出 °F 或 °R。

热回收

以 450 K,即 810 °R 离开锅炉的烟气,携带着换热器可以回收的能量。把它冷却到 380 K,即 684 °R,可以回收热量,但有在露点以下酸冷凝的风险。设计师处理温差,并在换热器的熵平衡中处理绝对温度。

电子表格公式

把兰金值放在 A 列,并在 B 列使用 =A2/1.8。反过来用 =B2*1.8。对于温差,适用同样的系数。格式设为一位小数,并在每个表头写上单位,这样表格不加说明就能交给同事。

取整与精度

除法是精确的,但常常不终止:1,000 °R 是 555.555… K。让位数与来源相符。火焰温度充其量只知道到几十开尔文,所以 2,222 K 最好写成约 2,220 K。不要报告比基础计算所能证明的更高的精度。

不用计算器估算

把兰金数字对半,再加上那一半的十分之一。对于 4,000 °R,一半是 2,000,十分之一是 200,得 2,200 K,而精确值是 2,222。对于 540 °R,结果是 297 K。在火焰温度下,这个估算在百分之一以内,比数据本身的精细程度还高。

值得记住的地标

491.67 °R 是 273.15 K,518.67 °R 是 288.15 K,540 °R 是 300 K,671.67 °R 是 373.15 K,1,800 °R 是 1,000 K。对于火焰,4,000 °R 约为 2,220 K。这些地标帮助您一眼发现表中的错误。

参考阶梯

0 °R 是 0 K。36.5 °R 是 20.3 K。139.25 °R 是 77.4 K。540 °R 是 300 K。1,000 °R 是 555.6 K。1,800 °R 是 1,000 K。3,240 °R 是 1,800 K。4,000 °R 是 2,222 K。5,544 °R 是 3,080 K。这样的阶梯加快了核对。

用反向运算来核对

要核对任何把 °R 换算成 K 的结果,乘以 1.8,看看是否回到起点。如果 540 °R 变成了 300 K,那么 300 乘以 1.8 就是 540。第二项测试是比值:兰金值必须是开尔文值的 1.8 倍。

与华氏和摄氏的关系

兰金等于华氏加 459.67,开尔文等于摄氏加 273.15。从 3,540 °F 的华氏火焰温度出发,您加 459.67 得到 4,000 °R,除以 1.8 得到 2,222 K,再减去 273.15 得到 1,949 °C。每一步都容易,而这条链提供了对最终值的核对。

温差与绝对值

180 °R 的差等于 100 K 的差,锅炉两端 900 °R 的升高等于 500 K。因为两种温标共用一个零点,所以温差的换算与绝对读数完全一样。这与华氏和摄氏形成对比,那里的偏移只适用于绝对值,而从不适用于温差。

正确书写单位

把兰金写成 °R,开尔文写成 K,数字后留一个空格。在面向国际读者的报告中,两者都给出:4,000 °R (2,222 K)。在燃烧论文里,光秃秃的 4,000 是含糊的,因为它可能是兰金、华氏或开尔文,而这三者描述的是截然不同的火焰。

燃气轮机

现代燃气轮机的进口达到 1,700 K,即 3,060 °R。更高的进口温度意味着更高的效率,但叶片必须靠内部冷却和热障涂层挺住它。理想布雷顿循环的效率只取决于压比,而比功随 3,060 °R 与 518.67 °R 之间的温度比增大,这个比值是 5.9。

英制单位的燃料性质

美国的燃料表以每磅或每立方英尺多少 Btu 列出热值。甲烷约为 21,500 Btu/lb,即 50 MJ/kg。换算系数是每 Btu/lb 对应 2.326 kJ/kg。温度只是要换算的几个量之一,而“把 °R 换算成 K”的计算是其中最容易的。

燃烧的计算机代码

化学动力学软件接受以开尔文计的温度。来自英制单位来源的遗留数据可能带有以兰金计的温度。把兰金值喂给期望开尔文的代码的用户,得到的结果差 1.8 倍,而在输入阶段做一次“把 °R 换算成 K”的计算就能防止这一点。

讲授燃烧

教师可以用热电偶演示蜡烛火焰中的各个量,在发光区它给出约 1,600 K,即 2,900 °R。然后学生用两种单位制计算火焰的辐射功率。这个练习说明了为什么绝对温度重要,以及“把 °R 换算成 K”的计算这一步如何先于每一次计算。

烟灰与火焰颜色

蜡烛的黄色光芒来自热的烟灰颗粒,它们像微小的黑体一样在大约 1,600 K,即 2,880 °R 辐射。蓝色的燃气火焰烟灰很少,改由受激分子发光。空气孔打开的本生灯比关闭的燃烧得更热更干净。化学家以开尔文写温度,而来自美国的课堂讲义可能以 °R 给出。

火灾调查

调查人员根据对材料的影响估计火灾温度。铝在 933 K,即 1,680 °R 熔化,玻璃在接近 1,000 K,即 1,800 °R 软化,钢在接近 870 K,即 1,566 °R 失去一半强度。一份提到熔化的铝的报告告诉读者,火的温度超过了 933 K,这个值在美国文件中以 1,220 °F 或 1,680 °R 出现。

燃烧燃料释放的热量

一千克甲烷给出约 50 MJ,需要大约 17 kg 空气来燃烧。把这些热量分摊到约 18 kg 的产物上,比热接近 1.2 kJ/(kg·K),它会使温度升高约 2,300 K,这在考虑到产物的解离之后与真实火焰吻合。在英制单位的计算中,同样的热量是每磅 21,500 Btu,升高值以 °R 引用。用“把 °R 换算成 K”的计算换算最终温度,使两种计算可以比较。

富氧

在富氧空气中燃烧会提高火焰温度并减少烟气体积。甲烷在纯氧中达到约 3,050 K,即 5,490 °R,而在空气中是 2,223 K,即 4,001 °R。玻璃炉和金属炉出于这个原因使用纯氧燃烧。这方面为全球读者写的论文给出开尔文,而美国的行业笔记使用 °F 或 °R,所以几乎每一次比较都会出现一次“把 °R 换算成 K”的计算。

火焰稳定性与吹熄

当未燃气体以接近燃烧速度的速度流动时,火焰附着在燃烧器上。燃烧速度随未燃气体温度升高,大致与绝对温度的平方成比例。把混合气从 300 K,即 540 °R,预热到 600 K,即 1,080 °R,在这个粗略的规则中使速度变为四倍。绝对温度的比值 2 在两种温标中相同。

锅炉

大型锅炉的炉膛在接近 1,500 K,即 2,700 °R 下运行,而它产生的蒸汽约为 811 K,即 1,460 °R。两者之间的差距是不可逆性的来源,这就是为什么联合循环先在涡轮机里用气体,再在锅炉里用。对每个点做一次“把 °R 换算成 K”的计算,就把美国的示意图变成欧洲的示意图。

木火与炉子

木炉的火焰约为 1,300 K,即 2,340 °R,而森林火灾的火焰平均接近 1,100 K,即 1,980 °R。蜡烛火焰在最热的区域约为 1,670 K,即 3,006 °R。木材在接近 570 K,即 1,026 °R 开始着火。不同国家的消防安全标准以各自的温标引用这些。

焊接气体

氧乙炔火焰达到约 3,410 K,即 6,138 °R,热得足以熔化约 1,811 K,即 3,260 °R 的钢。电弧焊的等离子体超过 6,000 K,即 10,800 °R。焊接手册列出气体流量和火焰类型,而温度由制造商用适合市场的任何温标给出。

火箭燃烧

煤油-氧发动机的燃烧室温度约为 3,500 K,即 6,300 °R,氢-氧约为 3,300 K,即 5,940 °R。排气速度取决于燃烧室温度的平方根,所以增加百分之 10 会使速度提高百分之 5。美国的火箭教材常在方程中使用 °R。

压缩点火

柴油燃料着火,是因为按 16 比 1 压缩的空气达到约 900 K。从 300 K,即 540 °R 出发,终了温度是 300 × 16^0.4 = 909 K,即 1,636 °R。冷启动很难,因为冷发动机向壁面散热,而预热塞有帮助。学生以开尔文或兰金计算终了温度,而从不用摄氏或华氏。

自燃

氢在接近 773 K,即 1,391 °R 自燃,丙烷接近 723 K,即 1,301 °R,汽油接近 530 K,即 954 °R。纸在接近 506 K,即 911 °R 着火。这些数字决定了危险区域内设备的安全表面温度,法规以摄氏给出它们,美国文件则加上华氏。

火焰的热辐射

火焰按绝对温度的四次方辐射。2,000 K 的火焰,每单位面积的辐射是 1,000 K 的火焰的 16 倍。在英制单位中,这是 3,600 °R 对 1,800 °R。炉子设计师用公式所需的任何温标,而一次“把 °R 换算成 K”的计算让结果对上号。

更多把 °R 换算成 K 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 = -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

“把 °R 换算成 K”计算中的典型错误

加了偏移

两种温标共用一个零点,所以 459.67 和 273.15 都不起作用。540 °R 是 300 K。

把兰金当作华氏

度相同,零点不同。540 °R 等于 80.33 °F,而不是 540 °F。

该除的地方乘了

开尔文是较大的单位,所以数字缩小。如果 540 °R 变成了 972,说明系数用反了。

简短的问题

“把 °R 换算成 K”的计算方法是什么?

把兰金值除以 1.8。

540 °R 是多少开尔文?

300 K。

491.67 °R 是多少开尔文?

273.15 K。

0 °R 是多少开尔文?

0 K。

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

其他温度工具列在这里:把 °R 换算成 °F、把 °R 换算成 °C、把 °C 换算成 K、把 °F 换算成 K、把 K 换算成 °C、把 km 换算成 mi、把 mi 换算成 km、把 L 换算成 gal、把 gal 换算成 L。要反方向,请使用把 K 换算成 °R。

要点:“把 °R 换算成 K”的计算除以 1.8,并把结果标为不带度符号的 K。您输入的数字留在您的设备上。