【學(xué)員問題】通風(fēng)機(jī)的工作原理與特性？

　　【解答】通風(fēng)機(jī)是依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動的流體機(jī)械。

　　通風(fēng)機(jī)廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；谷物的烘干和選送；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。

　　通風(fēng)機(jī)的工作原理與透平壓縮機(jī)基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理。

　　通風(fēng)機(jī)已有悠久的歷史。中國在公元前許多年就已制造出簡單的木制礱谷風(fēng)車，它的作用原理與現(xiàn)代離心通風(fēng)機(jī)基本相同。1862年，英國的圭貝爾發(fā)明離心通風(fēng)機(jī)，其葉輪、機(jī)殼為同心圓型，機(jī)殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片，效率僅為40%左右，主要用于礦山通風(fēng)。1880年，人們設(shè)計出用于礦井排送風(fēng)的蝸形機(jī)殼，和后向彎曲葉片的離心通風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)已比較完善了。

　　1892年法國研制成橫流通風(fēng)機(jī)；1898年，愛爾蘭人設(shè)計出前向葉片的西羅柯式離心通風(fēng)機(jī)，并為各國所廣泛采用；19世紀(jì)，軸流通風(fēng)機(jī)已應(yīng)用于礦井通風(fēng)和冶金工業(yè)的鼓風(fēng)，但其壓力僅為100～300帕，效率僅為15～25%，直到二十世紀(jì)40年代以后才得到較快的發(fā)展。

　　1935年，德國首先采用軸流等壓通風(fēng)機(jī)為鍋爐通風(fēng)和引風(fēng)；1948年，丹麥制成運(yùn)行中動葉可調(diào)的軸流通風(fēng)機(jī)；旋軸流通風(fēng)機(jī)、子午加速軸流通風(fēng)機(jī)、斜流通風(fēng)機(jī)和橫流通風(fēng)機(jī)也都獲得了發(fā)展。

　　按氣體流動的方向，通風(fēng)機(jī)可分為離心式、軸流式、斜流式和橫流式等類型。

　　離心通風(fēng)機(jī)工作時，動力機(jī)（主要是電動機(jī)）驅(qū)動葉輪在蝸形機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。由于葉片對氣體的動力作用，氣體壓力和速度得以提高，并在離心力作用下沿著葉道甩向機(jī)殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內(nèi)的流動主要是在徑向平面內(nèi)，故又稱徑流通風(fēng)機(jī)。

　　離心通風(fēng)機(jī)主要由葉輪和機(jī)殼組成，小型通風(fēng)機(jī)的葉輪直接裝在電動機(jī)上中、大型通風(fēng)機(jī)通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動機(jī)聯(lián)接。離心通風(fēng)機(jī)一般為單側(cè)進(jìn)氣，用單級葉輪；流量大的可雙側(cè)進(jìn)氣，用兩個背靠背的葉輪，又稱為雙吸式離心通風(fēng)機(jī)。

　　葉輪是通風(fēng)機(jī)的主要部件，它的幾何形狀、尺寸、葉片數(shù)目和制造精度對性能有很大影響。葉輪經(jīng)靜平衡或動平衡校正才能保證通風(fēng)機(jī)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。按葉片出口方向的不同，葉輪分為前向、徑向和后向三種型式。前向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)方向傾斜；徑向葉輪的葉片頂部是向徑向的，又分直葉片式和曲線型葉片；后向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)的反向傾斜。

　　前向葉輪產(chǎn)生的壓力最大，在流量和轉(zhuǎn)數(shù)一定時，所需葉輪直徑最小，但效率一般較低；后向葉輪相反，所產(chǎn)生的壓力最小，所需葉輪直徑最大，而效率一般較高；徑向葉輪介于兩者之間。葉片的型線以直葉片最簡單，機(jī)翼型葉片最復(fù)雜。

　　為了使葉片表面有合適的速度分布，一般采用曲線型葉片，如等厚度圓弧葉片。葉輪通常都有蓋盤，以增加葉輪的強(qiáng)度和減少葉片與機(jī)殼間的氣體泄漏。葉片與蓋盤的聯(lián)接采用焊接或鉚接。焊接葉輪的重量較輕，流道光滑。低、中壓小型離心通風(fēng)機(jī)的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。軸流式通風(fēng)機(jī)工作時，動力機(jī)驅(qū)動葉輪在圓筒形機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣體從集流器進(jìn)入，通過葉輪獲得能量，提高壓力和速度，然后沿軸向排出。軸流通風(fēng)機(jī)的布置形式有立式、臥式和傾斜式三種，小型的葉輪直徑只有100毫米左右，大型的可達(dá)20米以上。

　　小型低壓軸流通風(fēng)機(jī)由葉輪、機(jī)殼和集流器等部件組成，通常安裝在建筑物的墻壁或天花板上；大型高壓軸流通風(fēng)機(jī)由集流器、葉輪、流線體、機(jī)殼、擴(kuò)散筒和傳動部件組成。葉片均勻布置在輪轂上，數(shù)目一般為2～24.葉片越多，風(fēng)壓越高；葉片安裝角一般為10°～45°，安裝角越大，風(fēng)量和風(fēng)壓越大。軸流式通風(fēng)機(jī)的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。

　　斜流通風(fēng)機(jī)又稱混流通風(fēng)機(jī)，在這類通風(fēng)機(jī)中，氣體以與軸線成某一角度的方向進(jìn)入葉輪，在葉道中獲得能量，并沿傾斜方向流出。通風(fēng)機(jī)的葉輪和機(jī)殼的形狀為圓錐形。這種通風(fēng)機(jī)兼有離心式和軸流式的特點，流量范圍和效率均介于兩者之間。

　　橫流通風(fēng)機(jī)是具有前向多翼葉輪的小型高壓離心通風(fēng)機(jī)。氣體從轉(zhuǎn)子外緣的一側(cè)進(jìn)入葉輪，然后穿過葉輪內(nèi)部從另一側(cè)排出，氣體在葉輪內(nèi)兩次受到葉片的力的作用。在相同性能的條件下，它的尺寸小、轉(zhuǎn)速低。

　　與其他類型低速通風(fēng)機(jī)相比，橫流通風(fēng)機(jī)具有較高的效率。它的軸向?qū)挾瓤扇我膺x擇，而不影響氣體的流動狀態(tài)，氣體在整個轉(zhuǎn)子寬度上仍保持流動均勻。它的出口截面窄而長，適宜于安裝在各種扁平形的設(shè)備中用來冷卻或通風(fēng)。

　　通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)主要有流量、壓力、功率，效率和轉(zhuǎn)速。另外，噪聲和振動的大小也是通風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)。流量也稱風(fēng)量，以單位時間內(nèi)流經(jīng)通風(fēng)機(jī)的氣體體積表示；壓力也稱風(fēng)壓，是指氣體在通風(fēng)機(jī)內(nèi)壓力升高值，有靜壓、動壓和全壓之分；功率是指通風(fēng)機(jī)的輸入功率，即軸功率。通風(fēng)機(jī)有效功率與軸功率之比稱為效率。通風(fēng)機(jī)全壓效率可達(dá)90%.

　　通風(fēng)機(jī)未來的發(fā)展將進(jìn)一步提高通風(fēng)機(jī)的氣動效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動葉可調(diào)的軸流通風(fēng)機(jī)代替大型離心通風(fēng)機(jī)；降低通風(fēng)機(jī)噪聲；提高排煙、排塵通風(fēng)機(jī)葉輪和機(jī)殼的耐磨性；實現(xiàn)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和自動化調(diào)節(jié)。

　　以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。