【學(xué)員問(wèn)題】通風(fēng)機的工作原理與特性？

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

　　通風(fēng)機廣泛用于工廠(chǎng)、礦井、隧道、冷卻塔、車(chē)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)；空氣調節設備和家用電器設備中的冷卻和通風(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)機的工作原理與透平壓縮機基本相同，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)機已有悠久的歷史。中國在公元前許多年就已制造出簡(jiǎn)單的木制礱谷風(fēng)車(chē)，它的作用原理與現代離心通風(fēng)機基本相同。1862年，英國的圭貝爾發(fā)明離心通風(fēng)機，其葉輪、機殼為同心圓型，機殼用磚制，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，人們設計出用于礦井排送風(fēng)的蝸形機殼，和后向彎曲葉片的離心通風(fēng)機，結構已比較完善了。

　　1892年法國研制成橫流通風(fēng)機；1898年，愛(ài)爾蘭人設計出前向葉片的西羅柯式離心通風(fēng)機，并為各國所廣泛采用；19世紀，軸流通風(fēng)機已應用于礦井通風(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)機為鍋爐通風(fēng)和引風(fēng)；1948年，丹麥制成運行中動(dòng)葉可調的軸流通風(fēng)機；旋軸流通風(fēng)機、子午加速軸流通風(fēng)機、斜流通風(fēng)機和橫流通風(fēng)機也都獲得了發(fā)展。

　　按氣體流動(dòng)的方向，通風(fēng)機可分為離心式、軸流式、斜流式和橫流式等類(lèi)型。

　　離心通風(fēng)機工作時(shí)，動(dòng)力機（主要是電動(dòng)機）驅動(dòng)葉輪在蝸形機殼內旋轉，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。由于葉片對氣體的動(dòng)力作用，氣體壓力和速度得以提高，并在離心力作用下沿著(zhù)葉道甩向機殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內的流動(dòng)主要是在徑向平面內，故又稱(chēng)徑流通風(fēng)機。

　　離心通風(fēng)機主要由葉輪和機殼組成，小型通風(fēng)機的葉輪直接裝在電動(dòng)機上中、大型通風(fēng)機通過(guò)聯(lián)軸器或皮帶輪與電動(dòng)機聯(lián)接。離心通風(fēng)機一般為單側進(jìn)氣，用單級葉輪；流量大的可雙側進(jìn)氣，用兩個(gè)背靠背的葉輪，又稱(chēng)為雙吸式離心通風(fēng)機。

　　葉輪是通風(fēng)機的主要部件，它的幾何形狀、尺寸、葉片數目和制造精度對性能有很大影響。葉輪經(jīng)靜平衡或動(dòng)平衡校正才能保證通風(fēng)機平穩地轉動(dòng)。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(xiàn)型葉片；后向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉的反向傾斜。

　　前向葉輪產(chǎn)生的壓力最大，在流量和轉數一定時(shí)，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(xiàn)以直葉片最簡(jiǎn)單，機翼型葉片最復雜。

　　為了使葉片表面有合適的速度分布，一般采用曲線(xiàn)型葉片，如等厚度圓弧葉片。葉輪通常都有蓋盤(pán)，以增加葉輪的強度和減少葉片與機殼間的氣體泄漏。葉片與蓋盤(pán)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)機的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。軸流式通風(fēng)機工作時(shí)，動(dòng)力機驅動(dòng)葉輪在圓筒形機殼內旋轉，氣體從集流器進(jìn)入，通過(guò)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20米以上。

　　小型低壓軸流通風(fēng)機由葉輪、機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)機由集流器、葉輪、流線(xiàn)體、機殼、擴散筒和傳動(dòng)部件組成。葉片均勻布置在輪轂上，數目一般為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)機的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。

　　斜流通風(fēng)機又稱(chēng)混流通風(fēng)機，在這類(lèi)通風(fēng)機中，氣體以與軸線(xiàn)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)機的葉輪和機殼的形狀為圓錐形。這種通風(fēng)機兼有離心式和軸流式的特點(diǎn)，流量范圍和效率均介于兩者之間。

　　橫流通風(fēng)機是具有前向多翼葉輪的小型高壓離心通風(fēng)機。氣體從轉子外緣的一側進(jìn)入葉輪，然后穿過(guò)葉輪內部從另一側排出，氣體在葉輪內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、轉速低。

　　與其他類(lèi)型低速通風(fēng)機相比，橫流通風(fēng)機具有較高的效率。它的軸向寬度可任意選擇，而不影響氣體的流動(dòng)狀態(tài)，氣體在整個(gè)轉子寬度上仍保持流動(dòng)均勻。它的出口截面窄而長(cháng)，適宜于安裝在各種扁平形的設備中用來(lái)冷卻或通風(fēng)。

　　通風(fēng)機的性能參數主要有流量、壓力、功率，效率和轉速。另外，噪聲和振動(dòng)的大小也是通風(fēng)機的主要技術(shù)指標。流量也稱(chēng)風(fēng)量，以單位時(shí)間內流經(jīng)通風(fēng)機的氣體體積表示；壓力也稱(chēng)風(fēng)壓，是指氣體在通風(fēng)機內壓力升高值，有靜壓、動(dòng)壓和全壓之分；功率是指通風(fēng)機的輸入功率，即軸功率。通風(fēng)機有效功率與軸功率之比稱(chēng)為效率。通風(fēng)機全壓效率可達90%.

　　通風(fēng)機未來(lái)的發(fā)展將進(jìn)一步提高通風(fēng)機的氣動(dòng)效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動(dòng)葉可調的軸流通風(fēng)機代替大型離心通風(fēng)機；降低通風(fēng)機噪聲；提高排煙、排塵通風(fēng)機葉輪和機殼的耐磨性；實(shí)現變轉速調節和自動(dòng)化調節。

　　以上內容均根據學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請及時(shí)溝通、指正。