中石化水蒸冷空气通是以水蒸气作为电介质，通过水蒸气壳状控制中石化的自然环境，起着水蒸冷空气通退烧、潮湿去水或mieu增湿等多种不同促进作用。虽然中石化水蒸冷空气通与粮食供应潮湿都是借助于水蒸气体育运动实现的，因此，掌控必要性的固体力学基本知识是尤为重要的。
一、固体的基本优点
（一）固体的化学性质
1、黏性
品乐版球体间的相对体育残疾人运动会造成与体育运动恰好相反的水蒸气空气阻力。固体也有类似于性质，即固体刚体Beauvoisin相对体育运动时，也会造成力（内水蒸气空气阻力），这原因在于固体具备黏性的原故，它是造成固体在管线中体育运动时空气阻力经济损失的卢戈韦。固体黏性大，雀舌木时消除的内水蒸气空气阻力就大。内水蒸气空气阻力的大小与固体黏性引发的的速度变动势能、磨擦面、固体的化学性质等因素有关。
2、捷伊
固体具备很大的捷伊，即环境温度等同于常量时，空气阻力上升，表面积增大。固体的捷伊极小，一般在工程建设中可大幅度降低，而固体的捷伊明显。当环境温度为常量时，固体空气阻力（P)与表面积（V）成正比，PV=物理量。当固体空气阻力变动并不大时，其表面积变动也可大幅度降低。如空气阻力增加2940Pa时，固体的表面积只减少3%。中石化水蒸冷空气通是标准状态下进行的，故能忽视固体表面积变动而引发的数值。
3、壳状性
与液态球体相比，固体刚体间互相促进作用的波皮夫极小，更易壳状，没有一般来说的外型，无法忍受中国重汽和科玄珠，只要有弯果的切向力，就能毁坏刚体间的互相均衡。虽然固体容易壳状，无法忍受科玄珠，所以固体的静空气阻力很大旋转轴促进作用面。
（二）冷空气的空气阻力
固体在管线中壳状时存在着三种空气阻力形式，即静空气阻力与动空气阻力，两者之和又称为全空气阻力。
1、静空气阻力Hj
静空气阻力是固体促进作用于与其速度相平行的风管壁面上的垂直力，它在管线中对各个方向的促进作用力都相等。通常以大气压为零，用相对空气阻力来计算静空气阻力。在吸管段，静空气阻力小于大气压为负值，在压气管段，静空气阻力大于大气压为正值。在管壁上开一小孔，用胶管与空气阻力计相接便可测得静空气阻力。
2、动空气阻力Hd
动空气阻力是固体分子作定向体育运动时造成的空气阻力，动空气阻力的方向与冷空气方向一致，其值永远为正值。
3、全空气阻力Hq
静空气阻力和动空气阻力之和为全空气阻力。即：Hq=Hj+Hd
全空气阻力实际表示了单位表面积固体所具备的全部能量。
（三）固体的壳状状态
虽然固体具备黏性，在壳状过程中必然会造成能量经济损失，即在固体内水蒸气空气阻力的促进作用下造成的流道空气阻力。实践证明，流道空气阻力与固体的体育运动状态密切相关。实际固体在壳状时存在三种壳状状态，一种是有秩序的壳状，称为层流；另一种是杂乱无章的壳状，称为紊流。
固体的壳状状态不同，引发流道中同一截面上速度分布有明显的差别。当固体在圆管内的壳状状态为层流时，其速度分布为抛物线，如图8-1所示，冷空气沿着管轴壳状的壳状刚体速度最大，而与管壁直接接触处的流速为零，这时计算流量很不方便。工程建设中常用假想的平均速度（V）来计算。层流的平均速度： V=Vmax/2
当固体在圆管内的壳状状态为紊流时，固体在管线截面上每一点的流速在大小和方向上是经常变动着的，与层流相比，速度分布曲线较平直，如图8-1所示。这是虽然紊流中各层的固体刚体互相混杂时进行动能交换的原故。紊流的平均速度为： V=（0.8---0.85）Vmax
（四）雷诺数---固体流态的判断方法
实验表明，层流与紊流是完全不同的三种壳状状态，在很大条件下，两者能互相转变。固体流态的转变不仅与流速有关，还受管径大小、固体粘度等因素影响。这些因素按很大规则组成一无因次的量，称为雷诺准数Re： Re=vdρ/μ=vd/v
在水蒸冷空气通工程建设上常用临界雷诺数Re=2320作为固体流态的判别依据，即Re<2320时的壳状状态为层流；当Re>2320时的壳状状态为紊流。在中石化水蒸冷空气通中，虽然管线内水蒸冷空气速较大，通常在4米/秒以上，管径大于80毫米，若取水蒸气体育运动黏性系数v=15*10-6米2/秒，则雷诺数： Re=4*0.08/15*10-6=21333>2320
所以，在中石化水蒸冷空气通管线中的水蒸气壳状都属于紊流。
二、固体的基本方程式
（一）水蒸气的流量
水蒸冷空气量（简称风量）是指单位时间内流经某一管线截面的水蒸气量，它与风速以及流过横截面的大小等因素有关。水蒸冷空气量以表面积计算，称为表面积流量，用Qv表示，单位为米3/秒；以质量计算，则称质量流量，用Qm表示，单位为千克/秒。两者的换算关系为： Qv=v*Qm
式中：v---水蒸气的比容（米3/千克）；Qm---水蒸气的质量流量（千克/秒）；Qv---水蒸气的表面积流量（米3/秒）。
当管线内水蒸气的平均风速为v，管线的横截面积为F时，流经管线的流量为：
表面积流量：Qv=v*F
质量流量：Qm=ρ*v*f
式中：F---管线的截面积（米2）；v---管内平均风速（米/秒）；ρ---水蒸气的密度（千克/米3）。
（二）流量的连续方程
前面讨论的是在等截面管线中风量与风速、风道截面的关系。在水蒸冷空气通工程建设中还经常遇到如图8-2所示的变截面管线。对于稳定壳状，由质量守恒定律得知，流经截面1-1和2-2的质量流量相等。即：
Qm1=Qm2
ρ1v1F1=ρ2v2F2 8-8
对于不可压缩固体或壳状过程中环境温度、空气阻力变动并不大的水蒸气，可近似作为不可压缩固体处理，此时ρ1=ρ2
则有 v1F1=v2F2 8-9
即 Q1=Q2
公式8-8、公式8-9为流量连续方程。它表明只要固体沿着管线作稳定壳状时，不论管线的截面积如何变动，固体质量沿整个流道处处相等。对不可压缩固体作稳定壳状时，固体的平均流速与截面积成正比，即v*F=常量。流量连续方程式在工程建设上应用广泛。
（三）能量方程---伯努利方程
体育运动着的固体除分子间的内能外，还具备动能和位能，对于固体还具备静压能。伯努利方程即固体能量守恒方程式，就是通过分析固体中的能量互相转换规律同，从而揭示出固体具备的机械能沿管线各截面的变动规律。利用伯努利方程可解决工程建设上许多问题。
实验证明，冷空气在管线中稳定壳状时，截面大的地方流速小，空气阻力大；截面小的地方流速大，空气阻力小。这并不表明固体静空气阻力与流速在数值上呈反比关系，而是反映了静空气阻力与动空气阻力在能量上的互相转换的关系。如图8-3所示，在稳定流的管线内任意选取流段1-2经过△t时间壳状至1-2位置，若壳状中间没有能量的增加与经济损失，它的总能量应保持不变。即
Hj1+Hd1+Z1=Hj2+Hd2+Z2 8-10
式中：Hj---固体静压能；Hd---固体动压能；Z---固体的位能。
虽然截面1、2是能任意选取的，因此，对于任意一个截面均有：
Hj+Hd+Z=常量 8-11
上式就是固体力学最基本的方程，即为伯努利方程，它表明作稳定壳状的固体，其静压能、动能、位能之和为一物理量，也就是说三者之间只会互相转换，而总能量保持不变。当水蒸气作为不可压缩理想固体处理时，位能项较小，可大幅度降低，所以水蒸气壳状的伯努利方程可写为：
Hq=Hj+Hd=常量 8-12
式中：Hq---固体的全压能。
然而，水蒸气是有黏性的，在壳状时存在内磨擦经济损失、固体与流道表面的磨擦经济损失，还有流道截面变动引发的局部经济损失。因此，实际伯努利方程应加上一项壳状的能量经济损失。即：
Hj1+Hd1=Hj2+Hd2+H损1-2 8-13
或 Hq1=Hq2+H损1-2
这种能量经济损失表现为空气阻力的变动，所以也称为空气阻力经济损失。
如有外功（如压缩机）加入系统时，水蒸冷空气通管线的两截面间的能量守恒方程中还应包括输入的单位能量项H压缩机在内。
Hj1+Hd1+H压缩机=Hj2+Hd2+H损 8-14
式中：H压缩机---压缩机供给的能量；H损---整个系统的能量经济损失。
三、风道的空气阻力计算
从固体力学中知道，固体沿风道壳状时会造成两类空气阻力。当固体通过任意形状、不同材料制成的风道时，虽然固体的粘滞、管壁粗糙，会在固体内部、固体和管壁之间造成因磨擦形成的空气阻力称为沿程磨擦空气阻力；当固体通过风道中的异形部件（弯头、三通等）或设备时，虽然冷空气方向改变或速度变动以及造成涡流等形成的空气阻力称为局部空气阻力。
（一）沿程磨擦空气阻力的计算
1、计算式
沿程磨擦空气阻力的大小与管线的几何尺寸、内壁的粗糙度以及水蒸气的壳状状态和流速等有关。长度为L的任何形状的直长管线的水蒸气空气阻力，用水力半径表示则为：
Hm=L*(λ/4R水)*(γν2/2) 8-15
式中：Hm---长度为L的风道磨擦空气阻力（帕）；L---风道的长度（米）；λ---磨擦空气阻力系数；ν---风道中的平均流速（米/秒）；γ---固体重度（千克/米3）；R水---风道的水力半径（米）。
固体力学中定义，管线横断面积F与湿周S的比值称为水力半径，可用下式计算，它是表示管线几何特征的尺度。
R水=F/S
式中：F---充满固体的管线横断面积，对风道来说，就是风道的截面积（米2）；S---湿周，对风道来说，就是风道截面积的周长（米）。
对于圆形风道，其水力半径为：
R水=F/S=D/4
因此，圆风道的沿程磨擦空气阻力的计算式为：
Hm=L*(λ/D)*(γν2/2) 或 Hm=Rm*L
式中：Rm---单位长度圆形管线磨擦空气阻力值（帕/米）；D---圆风道的直径（米）。
2、磨擦空气阻力系数λ值的确定
磨擦空气阻力系数λ值与水蒸气在风道内的壳状状况和管壁的粗糙度关。
当壳状呈层流状态Re<2320时，λ值与管壁的粗糙度无关，只与雷诺数Re有关，其磨擦空气阻力系数为：
λ=64/Re
当壳状处于紊流状态时，分为三种情况：
（1）光滑管区。当层流边界的厚度δ>△时，可采用下式计算λ值，它适用于104≤Re≤105的范围。
λ=0.3164/Re0.25 或 λ=0.35/Re0.25
(2)过渡区（粗糙管区）。当层流边界层的厚度δ<△时，v=1.72---70m/s，可采用下式计算λ值，它适用于Re>105。
λ=1.42/(lgRe.d/△)2 8-22
或 λ=1.42/(lg1.272Q/△*ν)
式中：Q---风道内的风量（米3/秒）；△---绝对粗糙度（毫米），见表8-1；ν---体育运动黏性系数（米2/秒）。
表8-1 绝对粗糙度△
(3)平方粗糙区。当层流边界层的厚度δ<△时，可采用下式计算λ值，它适用于Re>105。
λ=1/(1.74+2lgd/2△)2 8-23
(4)对于砖砌水蒸冷空气通道
λ=0.75/Re0.12 8-24
粗略计算时 λ可取0.05。
在水蒸冷空气通工程建设中，为了进一步简化沿程空气阻力以及其它有关计算，对金属风道的磨擦空气阻力按图8-4所示的线算图计算。当采用其它管壁材料时，虽然这些材料的粗糙度与薄钢板是不同的，其数据见表8-1。当粗糙度不同材料制成的圆形风道，其摩阻可用下式计算：
Rm=Rm*C
式中：Rm---由图8-4查得的单位摩阻（帕/米）；C---不同粗糙度修正系数，可由图8-5中查得。
标准水蒸气：P=101.3kPa,t=20℃，γ=1.204kg/m3,△=0.15mm(指薄钢板）。
（二）矩形风道当量直径Dd的计算
图8-4是金属风道磨擦空气阻力线算图。但在计算矩形风道的摩阻时，需利用有关当量直径的概念，把矩形风道换算成圆形风道后，才可利用图8-4求得矩形风道的磨擦空气阻力。当量直径计算方法有三种：
1、流速当量直径
设某一圆形风道中的水蒸冷空气速同矩形风道中的水蒸冷空气速相等，并且单位管长的沿程空气阻力也相等，则该圆形风道的直径称为矩形风道的流速当量直径，用Dd,v表示。
从式8-15能看出，不论风道截面积的形状如何，在风道内流速相同的条件下，只要它们的水力半径相同，其单位磨擦空气阻力也相等。
对于圆形风道，其水力半径为：
R水=D/4
对于边长为a*b的矩形风道，其水力半径为：
R水=a*b/2(a+b)
使圆形风道和矩形风道的水力半径相等，则得：
D/4=a*b/2(a+b)
D=2a*b/(a+b)=Dd,v 8-26
2、流量当量直径
设某一圆形风道中的水蒸冷空气量同矩形风道中的水蒸冷空气量相等，并且单位管长的沿程空气阻力也相等，则该圆形风道的直径称为矩形风道的流量当量直径，用Dd,l表示。一般计算流量当量直径的近似式为：
Dd,l=1.3[a5b5/(a*b)2]1/8 8-27
（三）局部空气阻力的计算
固体在风道内壳状时，不仅有沿程空气阻力，而且在通过风道的弯头、三通、收缩管等管件时，发生冷空气方向的改变或截面变动，从而形成涡流和固体扰乱，消耗部分能量。这种由管件对壳状所造成的能量经济损失仅局限于很大范围内，故称为局部空气阻力。它可按下式计算：
H局=ζ*γν2/2 8-28
式中：ζ---局部空气阻力系数。
ζ值一般取决于局部空气阻力构件的几何形状，由实验确定。附录中列出常用管件的局部空气阻力系数值。局部空气阻力经济损失是集中造成的，常常能通过改变风道的几何形状使之减弱或加强。减少局部空气阻力的途径是避免造成涡流区和刚体的撞击，例如在风道的弯曲处设置导流板，减少风道的扩散角等，以求局部空气阻力经济损失的减少。
（四）水蒸气分配器的空气阻力计算
国内外一些资料是将分配器空气阻力作为局部空气阻力处理，即：
H分配器=ζ*γν2/2
当Re≥500时，水蒸气分配器的空气阻力系数为：
ζ=（1-K)+[(1-K)/K]2 8-29
式中：K---筛孔板的开孔率（小数）。
或按附录计算分配器空气阻力系数。
四、粮层空气阻力的计算
粮层空气阻力是指冷空气穿过粮层时的空气阻力经济损失，它是水蒸冷空气通计算中的一个重要参数，世界许多国家对此都进行了研究，得出一些经验公式及计算图表。虽然粮层空气阻力与通过粮层的风速、粮堆厚度、粮食供应种类、粮堆孔隙度和粮食供应水分等因素有关，所得到的公式及图表之间都有差异，下面推荐几个常用公式及图表供计算时选用。
（一）郑州粮食供应学院的公式
H粮=9.81*ahVb表 8-30
式中：H粮---粮层空气阻力（帕）；h---粮层厚度（米）；V表---粮面表观风速（米/秒）；a,b---与粮种等因素有关的空气阻力系数，见表8-2。
注意：一般将粮层空气阻力限制在754帕以内，否则功率消耗会急剧增加，使水蒸冷空气通成本加大。
表8-2 与粮种等因素有关的空气阻力系数a,b值
上述公式用于计算垂直水蒸冷空气通的粮层空气阻力，如是径向水蒸冷空气通可按下式计算：
H粮=9.81*(Vb2r2-Vb1r1)*a/(1-b) 8-31
式中：r1、r2---水蒸冷空气通仓的内、外筒的半径；V1、V2---水蒸冷空气通仓的内、外筒壁处的表观风速。
（二）前苏联粮科所的公式
H粮=9.81（AV表+BV2表）h
式中：H粮---粮层空气阻力（帕）；A、B---与粮种等因素有关的系数，不同水分、不同粮食供应的A、B值见表8-3；V表---粮面表观风速，米/秒；h---粮层厚度，米。
表8-3 不同水分不同粮食供应的A、B值（资料来源：1--前苏联粮食供应科研所、2--唐山市农机所。）
（三）前苏联热工研究所的公式
H粮=9.81*chVn粮 8-33
式中：H粮---粮层空气阻力（帕）；c、n---不同粮种的空气阻力系数，见表8-4；h---粮层厚度（毫米）；V表---粮面表观风速（米/秒）；
表8-4 不同粮种的c、n值
（四）谢德（shedd,C.K.)的空气阻力降应用
国外对谢德1953年的空气阻力降资料采用比较普遍，但只能用于一般常规的粮堆深度，对于几十米高的筒仓则不适用。谢德的空气阻力降资料见图8-6所示。
五、风道中的压强分布
虽然水蒸气在风道中壳状时，粘滞空气阻力导致能量经济损失，风道内各截面处的空气阻力是变动的，为了进一步掌控水蒸气沿风道壳状时的基本规律，以及正确设计风网和操作水蒸冷空气通系统，了解风道内的空气阻力沿风道长度变动规律是十分重要的。图8-7表示沿最简单的直长风道的空气阻力分布情况。
利用毕托管和测压计能测得风道的静压、动压和全压，毕托管与测压计的连接方法如图8-8所示。测定空气阻力的截面位置应选择在水蒸气壳状达到稳定的部位，以避免涡流对测量精度所带来的影响。测定截面选在弯头、三通等管件前面时，应距这些管件的距离要大于2倍的风道直径；选在这些管件后面时，应距这些管件的距离要大于4--5倍的风道直径。
六、合理选用压缩机
在中石化水蒸冷空气通系统中，压缩机是中石化水蒸冷空气通设计中的关键设备，合理选用压缩机是保证水蒸冷空气通系统正常运行的前提，也是降低电耗和提高水蒸冷空气通效果的重要一环。
选择压缩机主要依据水蒸冷空气通量和系统的总空气阻力。水蒸冷空气通系统总空气阻力主要包括供风导管、水蒸冷空气通管线、粮层空气阻力等几项。仓房尺寸、装粮高度、单位风量和风道布置形式确定后，每根风道的风量和空气阻力即可算出。再根据风道布置形式，使用，压缩机的台数，就可确定每台压缩机所需的风压风量。对照压缩机样本选用一种合适的压缩机。合适压缩机是指压缩机的性能曲线应在经济使用范围之内，其工作效率不低于70%，并在水蒸冷空气通系统中处于最佳状态。在中石化机械水蒸冷空气通作业中，一般使用4-72-11型的中、低压离心压缩机和管径为500或600的轴流压缩机。使用时，通过管线直接将压缩机与风道口连接起来，连接时要注意接口的气密性。为了提高设备的利用率，可将压缩机装在移动小车上。
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