標準立方フィート毎分( SCFM ) は、ガスのモル流量を「標準化された」温度と圧力での体積流量として表したもので、組成や実際の流量条件に関係なく、一定数のモルのガスを表します。これは、ガスの分子量のみに依存する乗法定数によってガスの質量流量と関連付けられています。温度と圧力にはさまざまな標準条件があるため、特定の標準値を選択する際には注意が必要です。世界中で、圧力の「標準」条件は、101,325パスカル(大気圧)、1.0 bar (つまり 100,000 パスカル)、14.73 psia、または 14.696 psiaの絶対圧力として様々に定義されており、温度の「標準」は、68 °F、60 °F、0 °C、15 °C、20 °C、または 25 °Cとして様々に定義されています。標準状態の定義の中には、相対湿度(例えば36%または0%)が含まれる場合もある。
ヨーロッパでは、標準温度は一般的に0 ℃と定義されていますが、常にそうとは限りません。米国では、 EPAは体積と体積流量の標準条件を温度293K(68°F)、圧力101.3キロパスカル(29.92インチHg)と定義していますが[ 1 ] 、さまざまな業界のユーザーは60 °Fから78 °Fの定義を使用する場合があります。
標準温度の変動は、同じ質量流量であっても体積に大きな変動をもたらす可能性があります。例えば、 絶対圧力1気圧における空気の質量流量1,000 kg/hは、32 °F(0 °C) で定義すると455 SCFMですが、 60 °F(16 °C)で定義すると481 SCFMとなります。定義の変動性や曖昧さによる影響を考慮すると、「標準」流量値を伝える際には、どの標準条件を使用しているかを明記することが、最良のエンジニアリング手法です。
SI単位系を採用している国々では、「標準立方メートル」(Nm³ )という用語は、何らかの標準化された、あるいは標準的な状態におけるガスの体積を表すためによく用いられます。しかし、前述のとおり、標準化された、あるいは標準的な状態の定義は普遍的に認められているわけではありません。
実際の立方フィート毎分(ACFM) は、温度と圧力を考慮した、システム内のどこかで流れるガスの体積です。システムが正確に「標準」状態でガスを移動させている場合、ACFM は SCFM と等しくなります。しかし、これら 2 つの定義間の最も重要な違いは圧力であるため、通常はそうはなりません。ガスを移動させるには、正圧または真空を作り出す必要があります。標準立方フィートのガスに正圧をかけると、圧縮されます。標準立方フィートのガスに真空をかけると、膨張します。加圧または希薄化された後のガスの体積は、「実際の」体積と呼ばれます。
理想気体のSCFとACFは、複合気体法則に従って関連付けられています。[ 2 ] [ 3 ]
標準条件を添え字 1、実際の条件を添え字 2 で定義すると、次のようになります。[ 2 ] [ 4 ]
どこは絶対圧力単位で、絶対温度の単位(ケルビンまたはランキン度)で表されます。
これは、圧力と温度が標準状態に近い場合にのみ有効です。非理想気体(ほとんどの気体)の場合、非理想性を考慮するために圧縮率因子「Z」が導入されます。圧縮率因子を式に導入するには、ACFを「Z」で割ります。
立方フィート毎分(CFM) は、あらゆる場合に適用できる単一の定義がないため、しばしば混乱を招く用語です。気体は圧縮性であるため、立方フィート毎分の数値は、気体の質量に関する別の数値と必ずしも比較できるとは限りません。さらに問題を複雑にしているのは、遠心ファンが定 CFM 装置または定容積装置であるということです。これは、ファンの回転速度が一定であれば、遠心ファンは一定量の空気を送り出すことを意味します。これは、一定量の空気を送り出すこととは異なります。繰り返しますが、ファンは、他の空気密度では質量ではなく体積だけを送り出します。つまり、ファンを通過する質量流量が異なっていても、システム内の空気速度は同じです。