m³ · Sm³ · Nm³
同一数量的气体，因参考压力和温度不同，可以用不同的体积表示。本实验室以 160 m³ 球形储气罐为例，逐步讲解这三种单位的区别。
表示同一气体体积的三种方式
气体可压缩：同样数量的分子在不同压力和温度下占据的空间不同。因此谈到气体立方米时，必须说明体积是在什么条件下测量或计算的。
m³（工况）
测量时刻气体在实际条件下真正占据的体积，即管道、容器或煤气柜中实际存在的压力和温度。
这是流量计在物理上“看到”的体积，英文文献中常写作 am³（actual m³）。
条件可变Nm³（标准状态）
气体在标准状态下所占的体积：0 °C（273.15 K）和 1.01325 bar 绝对压力。这是欧洲、中国以及过程工业和钢铁行业最常用的约定（DIN 1343）。
可以在不受运行压力和温度影响的情况下比较流量和消耗。
固定基准：0 °C / 1 atmSm³（基准状态 / standard）
以基准状态表示的体积：概念与 Nm³ 相同，但基准温度高于 0 °C（依标准或合同为 15 °C、20 °C 或 60 °F）。
在美国、油气行业和 ISO 标准中很常见。Sm³ 并不唯一：务必核实所采用的标准。
可变基准：15–20 °C / 1 atm换算公式
从工况 m³ 换算到 Nm³ 或 Sm³ 时，气体的数量（摩尔数）不变，变化的只是参考“容器”。这直接来自理想气体状态方程 PV = nRT：
Vref = V工况 × (P工况 / Pref) × (Tref / T工况)
如何理解公式
- 压力一律用绝对压力（表压 + 大气压），温度一律用开尔文。
- 工况压力越高，同一物理体积内容纳的气体越多，参考体积（Nm³/Sm³）就大于工况 m³。
- 工况温度越高，气体膨胀越多，参考体积就小于工况 m³。
- Nm³ 与 Sm³ 的逻辑完全相同，唯一区别是 Tref（Nm³ 为 0 °C，Sm³ 通常为 15–20 °C）。
交互示例：160 m³ 球形储气罐 调整工况压力和温度，观察同一气体的“大小”如何变化
设想一个内部容积固定为 160 m³ 的球形储气罐。这是容器的几何容积，不会改变。改变的是罐内能容纳多少气体，取决于运行压力和温度。
对应表压： bar(g)
工况体积（球罐）
运行条件
折合 Nm³
0 °C · 1.01325 bar
折合 Sm³
三种体积对比
工况 m³（球罐物理容积）
Nm³（标准状态）
Sm³（基准状态）
160 m³固定工况容积
观察要点
- 球罐容积（160 m³）永远不变，这是几何量。变化的是 Nm³ 和 Sm³ 数值，它们回答的是“这些气体在参考条件下有多少？”
- 升高压力：Nm³ 和 Sm³ 增大，因为罐内气体比物理容积所显示的更多。
- 升高温度：效果相反。气体更膨胀，同一容器中容纳的 Nm³/Sm³ 更少。
- 切换 Sm³ 基准，即使工况 P 和 T 不变，数值也会变化。因此不注明标准的 Sm³ 是有歧义的。
常用参考条件
世界上没有统一的基准状态。比较或汇总来自不同来源的 Nm³/Sm³ 体积之前，请先确认各自采用的参考条件。
| 单位 | 标准 / 典型用途 | 参考温度 | 参考压力 |
|---|---|---|---|
| Nm³ | DIN 1343 · 欧洲工业、钢铁、工业气体（高炉煤气、焦炉煤气、O₂、N₂） | 0 °C (273.15 K) | 1.01325 bar |
| Sm³ | ISO 13443 · 天然气计量 | 15 °C (288.15 K) | 1.01325 bar |
| Sm³ | 巴西商业常用（许多天然气合同）；中国天然气贸易计量也常用 20 °C | 20 °C (293.15 K) | 1.01325 bar |
| scf | API · 美国油气行业 | 60 °F = 15.56 °C (288.71 K) | 14.696 psia (1 atm) |
| m³ (am³) | 流量计直接读数（孔板、涡街、超声波），未经修正 | 工况值 | 工况值 |
当报告、合同或仪表给出 Nm³ 或 Sm³ 却未注明标准时，请先确认参考条件，再在不同工厂、供应商或国家之间比较数据。
小结
- m³ = 当前压力和温度下的工况体积，即仪表实际“看到”的体积。
- Nm³ = 同一气体换算到 0 °C、1 atm 的体积。固定基准（DIN 1343），在欧洲和钢铁行业通用。
- Sm³ = 与 Nm³ 概念相同，但基准温度更高（通常 15 °C 或 20 °C）。因此同一气体的 Sm³ 总是略大于 Nm³。
- 换算始终使用同一公式：Vref = V工况 × (P工况/Pref) × (Tref/T工况)，压力为绝对压力，温度为开尔文。
- 设备的物理容积（如 160 m³ 球罐）不变，变化的是其中气体的数量；因此计量、结算和能源平衡都使用 Nm³/Sm³。