m³ · Sm³ · Nm³
Одно и то же количество газа можно выразить разными объёмами в зависимости от базовых давления и температуры. Эта лаборатория шаг за шагом объясняет разницу между тремя единицами на примере сферического газгольдера объёмом 160 м³.
Три способа выразить один и тот же объём газа
Газы сжимаемы: одно и то же число молекул занимает больший или меньший объём в зависимости от давления и температуры. Поэтому, говоря о кубометрах газа, всегда нужно указывать, при каких условиях объём измерен или рассчитан.
м³ (фактический)
Объём, который газ действительно занимает при рабочих условиях в момент измерения: при давлении и температуре, реально существующих в трубопроводе, сосуде или газгольдере.
Именно этот объём физически «видит» расходомер. В англоязычной литературе обозначается am³ (actual m³).
Переменные условиянм³ (нормальный)
Объём газа при нормальных условиях: 0 °C (273,15 K) и 1,01325 бар абс. Самая распространённая конвенция в Европе, России и в металлургии (DIN 1343).
Позволяет сравнивать расходы и потребление независимо от рабочих давления и температуры.
Фиксированная база: 0 °C / 1 атмст. м³ (стандартный, Sm³)
Объём при стандартных условиях: та же идея, что и у нм³, но базовая температура выше 0 °C (15 °C, 20 °C или 60 °F — по стандарту или договору).
Широко используется в США, в нефтегазовой отрасли и стандартах ISO; в России коммерческий учёт газа ведётся при 20 °C (ГОСТ 2939). Единого Sm³ не существует: всегда уточняйте стандарт.
Переменная база: 15–20 °C / 1 атмФормула пересчёта
Количество газа (число молей) при пересчёте из фактических м³ в нм³ или ст. м³ не меняется; меняется только «эталонный сосуд». Это прямо следует из уравнения состояния идеального газа PV = nRT:
- Давления всегда абсолютные (избыточное + атмосферное), температуры всегда в кельвинах.
- Чем выше фактическое давление, тем больше газа помещается в тот же физический объём и тем больше приведённый объём (нм³/ст. м³) по сравнению с фактическим.
- Чем выше фактическая температура, тем сильнее газ расширен и тем меньше приведённый объём по сравнению с фактическим.
- Для нм³ и ст. м³ логика одна и та же; различается только Tref (0 °C для нм³, обычно 15–20 °C для ст. м³).
Интерактивный пример: сферический газгольдер 160 м³ Меняйте фактические давление и температуру и смотрите, как «меняется размер» того же газа
Представьте сферический газгольдер с постоянным внутренним объёмом 160 м³. Это геометрический объём сосуда, он не меняется. Меняется количество газа внутри — в зависимости от рабочих давления и температуры.
Сравнение трёх объёмов
- Объём сферы (160 м³) не меняется никогда — это геометрия. Меняются значения в нм³ и ст. м³, которые отвечают на вопрос «сколько этого газа было бы при базовых условиях?».
- Повысьте давление: нм³ и ст. м³ растут, потому что в сфере больше газа, чем подсказывает её физический объём.
- Повысьте температуру: эффект обратный. Газ сильнее расширен, и в том же сосуде помещается меньше нм³/ст. м³.
- Смените базу ст. м³ — значение изменится даже при неизменных фактических P и T. Поэтому «ст. м³» без указания стандарта неоднозначен.
Наиболее распространённые базовые условия
Единых мировых стандартных условий не существует. Прежде чем сравнивать или суммировать объёмы в нм³/ст. м³ из разных источников, уточните, какую базу использует каждый.
| Единица | Стандарт / типичное применение | Базовая температура | Базовое давление |
|---|---|---|---|
| Nm³ | DIN 1343 · европейская промышленность, металлургия, промышленные газы (доменный, коксовый, O₂, N₂) | 0 °C (273,15 K) | 1,01325 bar |
| Sm³ | ISO 13443 · метрология природного газа | 15 °C (288,15 K) | 1,01325 bar |
| Sm³ | Коммерческий учёт в Бразилии и в России (ГОСТ 2939) | 20 °C (293,15 K) | 1,01325 bar |
| scf | API · нефтегазовая отрасль США | 60 °F = 15,56 °C (288,71 K) | 14,696 psia (1 atm) |
| m³ (am³) | Прямые показания расходомеров (диафрагма, вихревой, ультразвуковой) без приведения | рабочие | рабочие |
Итоги
- м³ — фактический объём при текущих давлении и температуре: то, что действительно «видит» прибор.
- нм³ — тот же газ, приведённый к 0 °C и 1 атм. Фиксированная база (DIN 1343), обычная для Европы и металлургии.
- ст. м³ — та же идея, что и нм³, но с более высокой базовой температурой (обычно 15 °C или 20 °C). Поэтому ст. м³ всегда немного больше нм³ для того же газа.
- Пересчёт всегда выполняется по одной формуле: Vref = Vфакт × (Pфакт/Pref) × (Tref/Tфакт), давления абсолютные, температуры в кельвинах.
- Физический объём оборудования, например сферы 160 м³, не меняется. Меняется количество газа в нём, поэтому для учёта, расчётов с поставщиками и энергобалансов используют нм³/ст. м³.