工程单位换算中心：阀门选型常用单位与公式

工程单位换算的基本原则是：换算只改变数值和单位写法，不改变被测物理量，也不能替代工况计算。 压力只能与压力单位换算，质量不能直接当成力，普通体积流量也不能在缺少基准状态时直接换成标准气体流量。

本页汇总阀门、管路和流体控制中常用的快速换算关系，并指向各专项换算表。正式设计、采购和验收文件建议优先采用国际单位制（SI），保留足够有效数字，同时注明介质、温度、压力和基准状态。

快速结论

• • 1 MPa = 10 bar = 1000 kPa；
• • 1 m³/h = 16.6666667 L/min；
• • 1 in = 25.4 mm，1 ft = 0.3048 m；
• • 1 lb = 0.45359237 kg，但 lb（质量）不能与 N（力）直接混写；
• • 1 kgf = 9.80665 N；
• • 1 cSt = 1 mm²/s；
• • Nm³/h、Sm³/h、SCFM 与实际 m³/h 的换算必须先知道基准温度、基准压力及气体状态条件。

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一、按物理量查找换算

二、单位换算的通用方法

比例型单位通常按下式换算：

目标数值 = 原数值 × 换算因子

例如，将 2.5 bar 换算成 kPa：

2.5 × 100 = 250 kPa

使用换算因子时应遵守以下规则：

1. 1. 先确认物理量相同，例如压力对压力、质量对质量；
2. 2. 将单位和数值一起写入公式，检查单位能否约掉；
3. 3. 明确换算因子是精确定义值还是经过舍入的工程值；
4. 4. 中间计算保留比最终结果更多的有效数字，最后再按测量精度舍入；
5. 5. 温度等带有零点偏移的单位不能只乘一个比例系数；
6. 6. 物性随工况变化时，单位换算不能代替温压修正或状态方程计算。

三、压力单位快速换算

其中 1 atm = 101,325 Pa、1 bar = 100,000 Pa 为定义关系。psi 和 kgf/cm²涉及磅力或千克力；千克力采用标准重力加速度 gₙ = 9.80665 m/s²。

表压和绝对压力不能混用

• • MPa(g)、barg、psig 表示表压；
• • MPa(a)、bara、psia 表示绝对压力；
• • 在同一地点和时刻，绝对压力约等于表压加当地大气压。

单位倍率换算不会自动完成表压与绝对压力的转换。例如 0.8 MPa(g) 可以换算为 8 bar(g)，但不能直接写成 0.8 MPa(a)。真空、气蚀、气体密度和临界流计算尤其要明确压力基准。

四、温度单位换算

温度换算同时涉及量程比例和零点偏移：

• • K = ℃ + 273.15
• • ℃ = K - 273.15
• • ℉ = ℃ × 9/5 + 32
• • ℃ = (℉ - 32) × 5/9
• • °R = K × 9/5
• • K = °R × 5/9

示例：100 ℃ = 373.15 K = 212 ℉。

温差的换算与温度读数不同：1 K 的温差等于 1 ℃的温差；1 ℃的温差等于 1.8 ℉的温差。不要把温度读数公式直接套在温差上。

五、体积流量单位快速换算

GPM 必须注明是美制还是英制。 1 美制加仑与 1 英制加仑不同，若只写 GPM，流量可能出现约 20% 的理解偏差。

标准气体流量为什么不能直接换算？

m³/h 通常表示工况下的实际体积流量；Nm³/h、Sm³/h、SCFM 通常表示换算到约定基准状态后的体积流量。不同资料对 N 或 S 的基准温度、压力和“标准”定义可能不同。

进行标准状态与工况状态换算前，至少要确认：

• • 基准温度和绝对压力；
• • 工况温度和绝对压力；
• • 气体组成；
• • 压缩因子或所用状态方程；
• • 流量是干基还是湿基。

缺少上述条件时，不能给出唯一的换算结果。质量流量与体积流量之间还需要同一工况下的密度。

六、长度、阀门口径、面积与体积换算

1. 长度

上述 in、ft、yd 的国际定义关系是精确值。NIST 已说明，美国测量英尺自 2023 年起退出日常应用，除历史遗留用途外应采用 1 ft = 0.3048 m 的国际英尺。

2. DN 和 NPS 不是简单的长度换算

DN 是公称尺寸的无量纲数字，NPS 是英制公称管径体系中的尺寸标识。它们用于规格匹配，不等于阀门或管子的实测通径：

• • DN25 不代表所有产品的实际内径都正好是 25 mm；
• • NPS 1 也不代表实际内径正好是 1 in；
• • 实际内径取决于管表号、壁厚、端部结构和产品标准。

因此，DN/NPS 应依据产品执行标准和尺寸表对应，不能只按 1 in = 25.4 mm 做数值替换。

3. 面积与体积

长度换算因子在面积换算中要平方、在体积换算中要立方。例如 1 in² 不是 25.4 mm²，而是 (25.4 mm)² = 645.16 mm²。

七、质量与力的换算

1. 质量单位

2. 力单位

不要把“1 N ≈ 0.102 kg”当成质量恒等式。若确需说明标准重力下的等效关系，应写为 1 N ≈ 0.101971621 kgf，单位必须保留 kgf，而不是 kg。

八、扭矩、功率与能量换算

机械马力 hp 与公制马力 PS 不是同一个值，供应商只写“马力”时应先确认定义。N·m 既可出现在扭矩表达中，J 也等于 N·m 的能量量纲，但扭矩和能量是不同物理量，工程文件中不能因为量纲形式相同就互换名称。执行机构输出扭矩还必须结合供气压力、电源条件、弹簧范围、安全系数和阀门所需启闭扭矩判断。

九、密度、相对密度和黏度换算

1. 密度

密度是质量与体积之比，并随温度、压力和组成变化。相对密度是两个密度的比值，没有单位；其数值取决于约定的参照物和参照状态，不能在缺少基准条件时直接当作 g/cm³。

2. 黏度

• • 运动黏度：1 cSt = 1 mm²/s = 10⁻⁶ m²/s；
• • 动力黏度：1 cP = 1 mPa·s = 0.001 Pa·s；
• • 二者关系：ν = μ/ρ。

动力黏度与运动黏度不能仅凭 cP 和 cSt 两个单位直接换算，还需要同一温度、压力下的密度。

十、五个工程换算示例

示例 1：压力换算

已知阀前压力为 0.8 MPa(g)：

0.8 × 10 = 8 bar(g)

结果仍是表压，不能省略 (g) 后当作绝对压力使用。

示例 2：美制 GPM 换算成 m³/h

已知流量为 25 US GPM：

25 × 0.227124707 = 5.67811768 m³/h

按输入精度可报告为 5.68 m³/h。若原资料的 GPM 是英制，结果将不同。

示例 3：磅换算成千克

已知质量为 250 lb：

250 × 0.45359237 = 113.3980925 kg

按实际称量精度报告，不应把结果无条件保留到小数点后七位。

示例 4：扭矩换算

已知执行机构输出扭矩为 100 lbf·ft：

100 × 1.35581795 = 135.581795 N·m

单位换算后的数值不能直接证明执行机构满足阀门启闭要求，还需核对工况扭矩和安全系数。

示例 5：口径标识核对

资料写有 NPS 1 接口。不能仅用 1 in = 25.4 mm 得出“实际内径为 25.4 mm”。应先确认连接标准、管表号、阀端尺寸和产品图纸，再选择对应的 DN/NPS 规格。

十一、哪些情况不能只靠单位换算？

以下问题需要工况数据、物性数据、产品标准或计算模型，不能由换算表单独解决：

1. 1. 表压与绝对压力互换，但当地大气压未知；
2. 2. Nm³/h、Sm³/h、SCFM 与工况 m³/h 互换，但基准状态未知；
3. 3. 体积流量与质量流量互换，但介质密度未知；
4. 4. 动力黏度与运动黏度互换，但同工况密度未知；
5. 5. DN、NPS 与实际内径对应，但标准、管表号或壁厚未知；
6. 6. 相对密度与密度互换，但参照物和参照状态未知；
7. 7. Kv 与 Cv 互换或用于口径选择，但定义、介质和计算标准未确认；
8. 8. 常温物性换算为高温、高压物性，但缺少状态模型或实验数据；
9. 9. 执行机构功率或扭矩换算为阀门适配结论，但缺少阀门所需扭矩；
10. 10. 用近似换算值进行计量交接、校准或安全联锁设定。

十二、阀门询价和选型时怎样统一单位？

建议在询价表、数据表和技术协议中统一使用 SI 单位，并至少填写：

• • 介质名称、组分、相态和杂质；
• • 正常、最低和最高温度，单位 ℃；
• • 阀前、阀后及设计压力，单位 MPa 或 bar，并注明表压/绝压；
• • 最小、正常和最大流量，注明体积流量或质量流量；
• • 气体流量所用基准温度、基准绝对压力和压缩因子；
• • 密度、动力黏度或运动黏度，以及对应温压条件；
• • 公称尺寸、连接标准、压力等级和材料；
• • 允许压降、泄漏等级、动作时间和失效位置；
• • 电源、功率、供气压力和执行机构要求；
• • 原始数据来源、测量精度和单位。

若原始资料混用 psi、bar、MPa、GPM、CFM 或 lb，应保留原始值，在旁边增加换算后的 SI 数值和换算依据，避免覆盖原始记录后无法追溯。

十三、常见问题

1. 工程单位换算应该保留几位小数？

没有适用于所有数据的固定小数位。换算结果的有效数字不应虚假超过原始测量精度。计算过程中可多保留若干位，最终按仪表精度、设计要求或适用标准舍入。

2. 1 MPa 等于多少 bar？

1 MPa 正好等于 10 bar，也等于 1000 kPa。换算后仍要保留表压或绝对压力属性。

3. 1 m³/h 等于多少 L/min？

1 m³/h 等于 16.6666667 L/min。工程显示可根据原始数据精度写成 16.67 L/min。

4. 1 kg 等于多少 N？

kg 是质量单位，N 是力单位，不能无条件直接换算。在标准重力加速度下，质量 1 kg 的重量为 9.80665 N；实际重力随地点而异。

5. 1 GPM 等于多少 m³/h？

必须先确定 GPM 类型。1 US GPM 约等于 0.227124707 m³/h；1 Imperial GPM 等于 0.2727654 m³/h。

6. Nm³/h 与 m³/h 是同一种流量单位吗？

不是。前者通常是按约定基准状态表示的气体体积流量，后者通常是工况体积流量。换算前必须明确双方的温度、绝对压力和气体状态条件。

7. DN25 是否等于 1 英寸、实际内径是否为 25.4 mm？

DN25 与 NPS 1 常作为标准规格对应使用，但它们是公称尺寸，不代表所有管件和阀门的实际内径为 25.4 mm。实际尺寸应查产品标准和图纸。

8. cP 和 cSt 如何换算？

需要同一工况下的密度。SI 关系为 ν = μ/ρ。若只知道一个 cP 或 cSt 数值而不知道密度和温度，无法得到可靠结果。

9. 为什么换算结果与其他网站略有不同？

常见原因包括一方使用近似因子、舍入位数不同、采用美制或英制加仑不同、表压与绝压混淆，或者“标准状态”的定义不同。正式用途应比较原始定义和完整换算因子。

10. 单位换算后能否直接用于阀门选型？

不能。单位换算只是整理输入数据。阀门选型还要考虑介质、温压范围、压差、流量、黏度、材料、口径、连接、泄漏等级和执行方式等条件。

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本文用于工程资料整理、单位核对和阀门选型前的数据统一，不构成具体产品型号、口径、安全等级或性能保证。涉及安全联锁、计量交接、压力容器、特种设备或极端工况时，应依据项目适用标准、经校准的工具和正式技术文件复核。

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