BTU (UNITÀ TERMICA): EQUIVALENZE, USI, ESEMPI - FISICO - 2024

BTU è l'acronimo di British Thermal Unit, che si traduce in inglese Thermal Unit. È un'unità utilizzata nel trasferimento di calore che ha iniziato ad apparire nei testi di ingegneria verso la fine del XIX secolo.

Quella che segue è una delle definizioni per questa unità: 1 BTU è la quantità di calore richiesta per cambiare la temperatura di una libbra di acqua a 60ºF alla pressione atmosferica di un grado Fahrenheit. Un'altra definizione utilizzata nell'industria petrolifera stabilisce questa temperatura a 59ºF.

Ora, l'energia - di qualsiasi tipo - è una quantità che ha molte possibilità in termini di unità per misurarla. Sebbene nel Sistema Internazionale di Unità SI sia il joule o joule, in molte aree, come tutte quelle legate all'elettricità, al riscaldamento e al raffreddamento, la preferenza è data ad altre.

Conversioni BTU-altre unità

Di seguito sono riportate le principali conversioni da BTU ad altre unità di energia utilizzate di frequente:

Tabella 1. Fattori di conversione BTU

Per convertire un determinato importo da BTU a una qualsiasi delle unità visualizzate, è sufficiente moltiplicare l'importo per il fattore di conversione elencato. E se quello che vuoi è trasformare da qualsiasi unità in BTU, dividi per quel fattore.

applicazioni

BTU è un'unità ampiamente utilizzata in condizionatori d'aria e riscaldatori. Fonte: Pixabay.

L'energia nelle sue molteplici forme è ciò che alla fine guida l'umanità. Quindi non sorprende quante unità siano state create man mano che la conoscenza cresceva sempre di più.

Da un lato accade che il joule sia un'unità abbastanza piccola per l'energia o il calore, e dall'altro ci sono unità di misura che sono profondamente radicate nell'area di trasferimento del calore, come la caloria e la BTU stessa.

-Attualmente la BTU è ancora utilizzata in tutto ciò che si riferisce a impianti di riscaldamento, stufe, forni, refrigerazione e condizionamento. Appare frequentemente nei manuali di funzionamento e manutenzione di tali apparecchiature.

-Anche negli Stati Uniti la BTU viene utilizzata per esprimere il prezzo di gas naturale, elettricità, cherosene e altri combustibili (in dollari per milione di BTU). Ad esempio, negli Stati Uniti il ​​prezzo dell'elettricità oscilla intorno ai 39 dollari per milione di BTU, secondo fonti della US Energy Information Administration.

-Nelle centrali, l'efficienza di conversione del calore in energia elettrica è espressa in BTU.

BTU-ora e RT come misura della potenza

Ancora più frequente è esprimere il consumo di BTU per unità di tempo, che è potenza. In questo caso appare come BTU / ho con le iniziali BTUH. Questa unità è utilizzata in una varietà di industrie e anche i consumatori nei paesi in cui il sistema metrico è uno standard riconoscono questi acronimi come distintivi nelle apparecchiature di condizionamento d'aria.

Tabella 2. Fattori di conversione BTU / h

* RT sta per refrigeration ton o refrigeration ton, un'unità di potenza utilizzata per specificare la potenza di frigoriferi e frigoriferi. Non è correlato alla tonnellata metrica utilizzata per misurare la massa ed è pari a 1000 kg.

Una RT è equivalente al calore latente assorbito nello scioglimento di una piccola tonnellata di ghiaccio puro in un giorno, che è 12.000 BTU / ora. La tonnellata corta o corta vale qualcosa di più della tonnellata metrica: 1,10231 volte.

Gli impianti di condizionamento centralizzato sono espressi in RT. Ad esempio, uno con un compressore 2 RT può rimuovere 24.000 BTU dall'aria in 1 ora.

Esempi

I seguenti esempi ed esercizi fanno uso della BTU.

Riscaldamento o raffreddamento di una stanza

Quando si acquista una stufa (stufa) o un condizionatore d'aria, ci sono molte alternative sul mercato. La seguente procedura aiuta a scegliere l'attrezzatura più adatta per climatizzare un ambiente, in base alle sue dimensioni:

-Misurare la larghezza a, la lunghezza le l'altezza h della stanza.

-Calcola il volume usando la formula V = a × l × h

-Dividi il risultato per 2 e poi moltiplicalo per 1000

-Il risultato indica la BTU / h più adatta alla dimensione di quello spazio, quindi va scelto il dispositivo con BTU / h più vicino.

La procedura di cui sopra è una buona stima supponendo che ci siano 1 o 2 persone nella stanza.

Figura 2. Per ottimizzare i costi, è necessario scegliere il riscaldatore più adatto in base alle dimensioni dell'ambiente da riscaldare. Fonte: Pixabay.

Esercizi risolti

Esercizio 1

Trova il BTU / h necessario per climatizzare una stanza le cui dimensioni sono:

-4,0 metri di larghezza

-3,0 metri di altezza

-10 metri di lunghezza

Soluzione

Il volume di questo spazio è V = 4,0 x 3,0 x 10 m ³ = 120 m ³ . La metà di questo valore è 60 e moltiplicandolo per 1000 si ottiene 60000. Successivamente, è necessario trovare una squadra che specifichi il valore più vicino a 60.000 BTU / h.

Maggiore è il BTU / ora, maggiori sono le dimensioni e il costo dell'apparecchiatura, nonché il suo consumo di energia elettrica. Quindi acquistare la squadra più numerosa non sempre dà il miglior risultato.

Un altro dettaglio da considerare è l'efficienza: tutte le apparecchiature hanno bisogno di energia per funzionare (input) e convertirla in lavoro (output). L'efficienza è il quoziente tra l'uscita (input) e l'input (output), che non è mai uguale a 1, poiché si verificano sempre perdite.

I condizionatori d'aria generali sono generalmente nell'intervallo da 3.000 a 1.800.000 BTU / ora. Ma le apparecchiature domestiche sono quasi sempre classificate in questo modo:

- Computer portatili: 8.000 - 12.000 BTU

-Sistema split: 9.000 - 36.000 BTU

-Climatizzatore a finestra: 3.000 - 25.000 BTU

Esercizio 2

Un condizionatore da finestra ha 5000 BTU / he si desidera calcolare la sua potenza in kilowatt. Se il computer è acceso per 6 ore, quale sarà il suo consumo energetico in joule?

Soluzione

La tabella 2 mostra il fattore di conversione: 1 BTU / h = 0.00029307107 kilowatt, l'operazione da compiere è:

5000 x 0.00029307107 chilowatt = 1.470 chilowatt.

Per quanto riguarda il consumo di energia in joule, prima la quantità precedente viene trasformata in watt moltiplicando per 1000:

1.470 chilowatt = 1470000 watt.

E poiché la potenza è energia per unità di tempo, moltiplica questo risultato per 6 ore, espresse in secondi:

6 ore = 6 x 3600 secondi = 21600 secondi

Energia consumata = 1470000 watt x 21600 secondi = 3,18 x 10 ¹⁰ joule.

È un numero abbastanza grande: non meno di 318 seguito da 8 zeri. Come accennato in precedenza, il joule è un'unità abbastanza piccola e, a questo proposito, impiegare la BTU significa lavorare con figure più piccole e più gestibili.

Riferimenti

1. Apparecchio compatto. BTU per aria condizionata: cosa sono e cosa significano? Recupero da: learn.compactappliance.com.
2. Casa e giardino essenziali. Cos'è BTU? Estratto da: essentialhomeandgarden.com.
3. Cos'è una BTU in un condizionatore d'aria e come calcolare la dimensione corretta? Estratto da: samsung.com.
4. US Energy Information Administration. FAQ. Estratto da: eia.gov.
5. Wikipedia. British Thermal Unit Estratto da: en.wikipedia.org.