Стандартные кубические сантиметры в минуту
Единица расхода жидкости

Стандартный кубический сантиметр в минуту ( SCCM ) — это единица , используемая для количественной оценки расхода жидкости. 1 SCCM идентичен 1  см³ STP /мин. Другим его выражением будет Нмл/мин. Эти стандартные условия различаются в зависимости от различных регулирующих органов. Одним из примеров стандартных условий для расчета SCCM является = 0 °C (273,15 K) [1] и = 1,01 бар (14,72 фунта на квадратный дюйм ) и единичный коэффициент сжимаемости = 1 (т. е. для определения SCCM используется идеальный газ). [2] Этот пример относится к промышленности по производству полупроводников. Т н {\displaystyle T_{n}} п н {\displaystyle p_{n}} З н {\displaystyle Z_{n}}

Преобразование в массовый расход и молярный расход

Для целей преобразования полезно рассматривать один SCCM как массовый расход одного кубического сантиметра в минуту жидкости, обычно газа, при плотности, определенной при некоторой стандартной температуре, и давлении, . Т н {\displaystyle T_{n}} п н {\displaystyle p_{n}}

Чтобы преобразовать один SCCM в единицу измерения массового расхода в системе СИ, кг/с, следует использовать фундаментальное соотношение между массовым расходом и объемным расходом (см. объемный расход ), [3] [4]

м ˙ = ρ н д ˙ , {\displaystyle {\dot {m}}=\rho _{n}{\dot {q}},}

где — плотность при некоторых стандартных условиях, а уравнение состояния такое как ρ н {\displaystyle \rho _{n}}

ρ н = п н М З н Р ты Т н , {\displaystyle \rho _{n}={\frac {p_{n}M}{Z_{n}R_{u}T_{n}}},}

где молекулярный вес жидкости , коэффициент сжимаемости жидкости и универсальная газовая постоянная . Включая в приведенное выше соотношение между и единицами измерения и их преобразование между квадратными скобками, получаем М {\displaystyle М} З н {\displaystyle Z_{n}} Р ты {\displaystyle R_{u}} м ˙ {\displaystyle {\точка {м}}} д ˙ {\displaystyle {\точка {q}}}

м ˙ [ к г с ] = ρ н [ к г м 3 ] д ˙ [ с м 3 м я н 1 м я н 60 с 1 м 3 10 6 с м 3 ] , {\displaystyle {\dot {м}}\left[{\frac {\rm {кг}}{\rm {с}}}\right]=\rho _{н}\left[{\frac {\rm {кг}}{\rm {{м}^{3}}}}\right]{\dot {q}}\left[{\frac {\rm {{см}^{3}}}{\rm {мин}}}{\frac {1\,{\rm {мин}}}{60\,{\rm {с}}}}{\frac {1\,{\rm {{м}^{3}}}}{10^{6}\,{\rm {{см}^{3}}}}}\right],}

где находится в , в , и находится в . После этого, заменив на приведенное выше уравнение состояния, получаем м ˙ {\displaystyle {\точка {м}}} к г / с {\displaystyle кг/с} ρ н {\displaystyle \rho _{n}} к г / м 3 {\displaystyle кг/м^{3}} д ˙ {\displaystyle {\точка {q}}} с м 3 / м я н {\displaystyle см^{3}/мин} ρ н {\displaystyle \rho _{n}}

м ˙ [ к г с ] = п н [ П а ] М [ к г к м о л ] З н Р ты [ Дж. К к м о л ] Т н [ К ] д ˙ [ с м 3 м я н 1 м я н 60 с 1 м 3 10 6 с м 3 ] . {\displaystyle {\dot {м}}\left[{\frac {кг}{с}}\right]={\frac {p_{n}[Па]M\left[{\frac {кг}{кмоль}}\right]}{Z_{n}R_{u}\left[{\frac {Дж}{Ккмоль}}\right]T_{n}[К]}}{\dot {q}}\left[{\frac {см^{3}}{мин}}{\frac {1\,мин}{60\,с}}{\frac {1м^{3}}{10^{6}\,см^{3}}}\right].}

Используя это последнее соотношение, можно преобразовать массовый расход в более привычной единице кг/с в SCCM и наоборот с помощью

1 к г с = 6 ⋅ 10 7 З н Р ты [ Дж. К к м о л ] Т н [ К ] п н [ П а ] М [ к г к м о л ] С С С М , {\displaystyle 1\,{\frac {кг}{с}}=6\cdot 10^{7}{\frac {Z_{n}R_{u}\left[{\frac {Дж}{Ккмоль}}\right]T_{n}[K]}{p_{n}[Па]M\left[{\frac {кг}{кмоль}}\right]}}SCCM,}

и

1 С С С М = 1.6667 ⋅ 10 − 8 п н [ П а ] М [ к г к м о л ] З н Р ты [ Дж. К к м о л ] Т н [ К ] к г с . {\displaystyle 1\,SCCM=1.6667\cdot 10^{-8}{\frac {p_{n}[Па]M\left[{\frac {кг}{кмоль}}\right]}{Z_{n}R_{u}\left[{\frac {Дж}{Ккмоль}}\right]T_{n}[K]}}{\frac {кг}{с}}.}

После такого преобразования из SCCM в кг/с можно использовать имеющиеся калькуляторы единиц измерения для преобразования кг/с в другие единицы, [5] например, г/с системы СГС или слаг/с.

На основании приведенных выше формул соотношение между SCCM и молярным расходом в кмоль/с определяется по формуле

1 к м о л с = 6 ⋅ 10 7 З н Р ты [ Дж. К к м о л ] Т н [ К ] п н [ П а ] С С С М , {\displaystyle 1\,{\frac {кмоль}{с}}=6\cdot 10^{7}{\frac {Z_{n}R_{u}\left[{\frac {Дж}{Ккмоль}}\right]T_{n}[K]}{p_{n}[Па]}}SCCM,}

и

1 С С С М = 1.6667 ⋅ 10 − 8 п н [ П а ] З н Р ты [ Дж. К к м о л ] Т н [ К ] к м о л с . {\displaystyle 1\,SCCM=1.6667\cdot 10^{-8}{\frac {p_{n}[Па]}{Z_{n}R_{u}\left[{\frac {Дж}{Ккмоль}}\right]T_{n}[K]}}{\frac {кмоль}{с}}.}

Примеры преобразования

Для некоторых примеров использования рассмотрим преобразование 1 SCCM в кг/с газа с молекулярной массой , где в кг/кмоль. Кроме того, рассмотрим стандартные условия 101325 Па и 273,15 К и предположим, что газ является идеальным газом (т.е. ). Используя метод скобок единства (см. преобразование единиц ), получаем: М {\displaystyle М} М {\displaystyle М} З н = 1 {\displaystyle Z_{n}=1}

1 СККМ ⋅ 1.6667 ⋅ 10 − 8 101325 [ П а ] М [ к г к м о л ] 8314 [ Дж. К к м о л ] 273.15 [ К ] к г с 1 СККМ = 7.4364 ⋅ 10 − 10 М [ к г к м о л ] к г с . {\displaystyle 1\,{\cancel {\text{SCCM}}}\cdot {\frac {1.6667\cdot 10^{-8}{\frac {101325[Pa]M\left[{\frac {kg}{kmol}}\right]}{8314\left[{\frac {J}{Kkmol}}\right]273.15[K]}}{\frac {kg}{s}}}{1\,{\cancel {\text{SCCM}}}}}=7.4364\cdot 10^{-10}\,\,M\left[{\frac {kg}{kmol}}\right]\,{\frac {kg}{s}}.}

Принимая во внимание азот, молекулярная масса которого составляет 28 кг/кмоль, 1 SCCM азота в кг/с определяется по формуле:

7.4364 ⋅ 10 − 10 ⋅ 28 = 2.0822 ⋅ 10 − 8 k g s . {\displaystyle 7.4364\cdot 10^{-10}\,\cdot \,28=2.0822\cdot 10^{-8}{\frac {kg}{s}}.}

Чтобы сделать то же самое для 1 SCCM гелия, имеющего молекулярную массу 4 кг/кмоль, получаем:

7.4364 ⋅ 10 − 10 ⋅ 4 = 2.9745 ⋅ 10 − 9 k g s . {\displaystyle 7.4364\cdot 10^{-10}\,\cdot \,4=2.9745\cdot 10^{-9}{\frac {kg}{s}}.}

Обратите внимание, что 1 SCCM гелия в кг/с меньше, чем один SCCM азота.

Чтобы преобразовать 50 SCCM азота с учетом вышеизложенных соображений, необходимо

50 SCCM ⋅ 1.6667 ⋅ 10 − 8 101325 [ P a ] 28 [ k g k m o l ] 8314 [ J K k m o l ] 273.15 [ K ] k g s 1 SCCM = 1.04 ⋅ 10 − 6 k g s . {\displaystyle 50\,{\cancel {\text{SCCM}}}\cdot {\frac {1.6667\cdot 10^{-8}{\frac {101325[Pa]28\left[{\frac {kg}{kmol}}\right]}{8314\left[{\frac {J}{Kkmol}}\right]273.15[K]}}{\frac {kg}{s}}}{1\,{\cancel {\text{SCCM}}}}}=1.04\cdot 10^{-6}{\frac {kg}{s}}.}

Чтобы преобразовать 1 SCCM в кмоль/с, нужно сделать следующее:

1 SCCM ⋅ 1.6667 ⋅ 10 − 8 101325 [ P a ] 8314 [ J K k m o l ] 273.15 [ K ] k g s 1 SCCM = 7.4364 ⋅ 10 − 10 k m o l s . {\displaystyle 1\,{\cancel {\text{SCCM}}}\cdot {\frac {1.6667\cdot 10^{-8}{\frac {101325[Pa]}{8314\left[{\frac {J}{Kkmol}}\right]273.15[K]}}{\frac {kg}{s}}}{1\,{\cancel {\text{SCCM}}}}}=7.4364\cdot 10^{-10}\,{\frac {kmol}{s}}.}

Единица, связанная с SCCM, — это SLM или SLPM, что означает стандартный литр в минуту . Их преобразование

1 SCCM = 10 − 3 SLM , {\displaystyle 1\,{\text{SCCM}}=10^{-3}\,{\text{SLM}},}

и

1 SLM = 10 3 SCCM . {\displaystyle 1\,{\text{SLM}}=10^{3}\,{\text{SCCM}}.}

Другая единица измерения — SCFM, что означает стандартный кубический фут в минуту .

Еще одна единица, связанная с SCCM (и SLM), — это PCCM (и PLM), что означает Perfect Cubic Santimeter per Minute (Perfect Litre per Minute). Один PCCM равен одному SCCM, когда газ идеален. Другими словами, один PCCM в точности соответствует одному SCCM, если и только если в приведенных выше соотношениях. Z n = 1 {\displaystyle Z_{n}=1}

Ссылки

  1. ^ Мэй, GS, Спанос, CJ (2006). Основы производства полупроводников и управления процессами . John Wiley and Sons. стр. 110.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  2. ^ SEMI (2024). SEMI E12 — Руководство по стандартизированным единицам измерения давления, температуры, плотности и расхода, используемым в массовых расходомерах и контроллерах массового расхода. SEMI . Получено 24 марта 2024 г.
  3. ^ Spitzer, DW (1991). Измерение расхода: Практические руководства по измерению и контролю . ISA. стр. 341.
  4. ^ Хоффман Д., Сингх Б., Томас III Дж. Х. (1998). Справочник по вакуумной науке и технике . Academic Press. стр. 377. Bibcode :1998hvst.book.....H.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  5. ^ "Руководство NIST по SI, Приложение B.9: Факторы для единиц, перечисленных по виду величины или области науки". Национальный институт стандартов и технологий (NIST), Министерство торговли США, Правительство Соединенных Штатов . 17 февраля 2022 г. Получено 21 февраля 2024 г.
  • Калькулятор массового расхода (включая SCCM)
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Standard_cubic_centimetres_per_minute&oldid=1259562652"