Енергетичні одиниці
Вступ
Основні одиниці
В даний час загальновживаними є кілька визначень калорій, зокрема (2):
| термохімічна калорія | 1 кал = 4,184 | J (точно) |
| Калорія 15 ° C | 1 кал = 4,1858 | J |
| Міжнародна таблиця калорій | 1 кал = 4,1868 | J (точно) |
| середня калорія | 1 кал = 4,1900 | J |
Міжнародна таблиця (ІТ) калорій була прийнята в публікаціях Адміністрації енергетичної інформації Міністерства енергетики США (DOE/EIA) (3) та Міжнародного енергетичного агентства Організації економічного співробітництва та розвитку (ОЕСР)/МЕА) (4). З огляду на важливість цих публікацій, доцільно розглядати ІТ-калорію як переважну одиницю для обговорення виробництва та використання енергії, але загальноприйнятої практики не існує (див. Також обговорення Btu, нижче).
Іноді для позначення кілокалорії (ккал) використовують велику версію Calorie. При обговоренні їжі "калорією", з великими літерами чи ні, завжди є кілокалорія.
Британська теплова установка (Btu). Це англійський системний аналог калорій. Щоб питома теплоємність була однаковою, незалежно від того, виражена вона у Btu/lb- ° F або в кал/gm- ° C: 1 Btu = 251,9958 cal.
Що стосується калорій, існує відносно загальновживане сімейство "Btu's", що включає:
| термохімічна Btu | 1 Btu = 1054,35 | J |
| 59 ° F (15 ° C) Btu | 1 Btu = 1054,80 | J |
| Міжнародний стіл Btu | 1 Btu = 1055,06 | J |
| означає Btu | 1 Btu = 1055,87 | J |
Знову ж таки, ІТ-блок використовується в публікаціях DOE/EIA.
Кіловат-година (кВт-год). Кіловат-година є стандартною одиницею виробництва та споживання електроенергії. За визначенням зазначимо, що 1 кіловат = 1000 Вт:
1 кВт-год = 3,6 х 10 6 Дж (точно).
Зв'язок між кВт-год та Btu залежить від того, який тип "Btu" використовується. Поширеним, хоча і не універсальним, є використання еквівалентності:
1 кВт-год = 3412 Btu.
Це відповідає міжнародній таблиці Btu. [Точніше, 1 кВт-год = 3412,14 Btu (IT).]
Великі одиниці. При описі національних або глобальних енергетичних бюджетів загальноприйнятою практикою є використання великомасштабних одиниць, що базуються на джоулі, Btu та кВт-год:
Exajoule (EJ): 1 EJ = 10 18 J Квадрільйон Btu (quad): 1 quad = 10 15 Btu = 1.055 EJ Терават-рік (TWyr): 1 TWyr = 8.76 x 10 12 кВт-год = 31.54 EJ = 29.89 quad
Коефіцієнти та одиниці перерахунку на основі джерела
З огляду на широкі варіації фактичної теплоємності палива, особливо нафти та вугілля, прийнято вводити номінальний енергетичний еквівалент, який відображає типовий енергетичний вміст даного палива, але не відокремлюється від змін, що відбуваються у фактичному паливі. Енергетичним еквівалентом можна вважати альтернативну енергетичну одиницю, точно пов'язану з такими одиницями, як джоуль, калорія або Бту. Енергетичні еквіваленти нафти та вугілля обговорюються в наступних параграфах нижче та перелічені в таблиці 1.
Коефіцієнти перерахунку на нафту. Тепловий вміст сирої нафти з різних країн коливається приблизно від 5,6 млн. Btu (MBtu) за барель до приблизно 6,3 MBtu (5). Вміст тепла в типових нафтопродуктах коливається ще більше (див. Таблицю 1). Номінальний коефіцієнт перерахунку іноді використовується для бареля сирої нафти, який близький до фактичного середнього вмісту енергії:
1 барель нафтового еквівалента = 5,80 МБту.
З цим визначенням можна встановити відповідність між мільйонами барелів нафти на день (Mbd) і квадрами на рік:
1 Мбд = 0,0058 х 365 = 2,12 квадра/рік.
що іноді округлюється до: 1 Мбд = 2 чотирирічних/рік.
Енергетична еквівалентність нафти також може бути визначена з точки зору енергії на метричну тонну (тонну). [Для нафти, на відміну від вугілля, маса зазвичай визначається в тонах, навіть у літературі США (5).] Кількість барелів сирої нафти на тонну коливається в широких межах, залежно від джерела. За 1993 рік ОВНС повідомила, що значення варіюються від значно нижче 7 барелів/т для деяких країн походження до понад 8 барелів/т для інших (5). Для США в середньому становило 7,33 барелів/т. Це середнє значення, разом з номінальною еквівалентністю 5,8 МБту/барр., Відповідає вмісту тепла для сирої нафти 42,5 МБту/т.
У літературі існують різні визначення т нафтового еквівалента (палець ноги). В публікаціях OECD/IEA він встановлений рівним 10,0 ккал (ІТ) (4), тоді як в інших публікаціях він встановлений рівним 10,7 х 10 6 ккал (термохімічний) [наприклад, посилання 6]. Ці варіанти відповідно відповідають:
1 носок = 1,00 х 10 10 кал (ІТ) = 41,868 ГДж = 39,68 МБту (ІТ)
1 палець = 1,07 х 10 10 кал (термохімічний) = 44,769 ГДж = 42,46 МБту (термохімічний).
У таблицях ОЕСР/МЕА: мегатон нафтового еквівалента (Mtoe), що дорівнює 4,1868 x 10 16 Дж, використовується як загальна одиниця для опису вмісту енергії у всіх видах палива. Відповідна більша одиниця, гігатонна нафтового еквівалента (Gtoe) може бути пов’язаний з ексаджюлем і квадроциклом:
1 Gtoe = 41,868 EJ = 39,68 квад.
Коефіцієнти перерахунку на вугілля. Кількість вугілля описується як у коротких тонах, так і в метричних тонах. Вміст тепла в різних країнах варіюється в середньому і становить в середньому менше 10 МБту/т для деяких регіонів і до близько 30 МБту/т для інших, де низький вміст тепла відповідає великій фракції бурого вугілля (5). У США в 1995 р. В середньому було 20,9 МБту/т (3).
У досить широко вживаній специфікації номінальної величини вміст енергії 1 т вугілля еквівалент встановлено рівним 7 х 10 9 калорій [наприклад, посилання 6]. Тоді на рівні точності, який робить конкретний вибір "калорійності" неактуальним: