【學員問題】通風機的工作原理與特性？

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

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

　　通風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。

　　通風機已有悠久的歷史。中國在公元前許多年就已制造出簡單的木制礱谷風車，它的作用原理與現(xiàn)代離心通風機基本相同。1862年，英國的圭貝爾發(fā)明離心通風機，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。1880年，人們設計出用于礦井排送風的蝸形機殼，和后向彎曲葉片的離心通風機，結構已比較完善了。

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

　　按氣體流動的方向，通風機可分為離心式、軸流式、斜流式和橫流式等類型。

　　離心通風機工作時，動力機（主要是電動機）驅(qū)動葉輪在蝸形機殼內(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)，故又稱徑流通風機。

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

　　葉輪是通風機的主要部件，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機平穩(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，以增加葉輪的強度和減少葉片與機殼間的氣體泄漏。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、中壓小型離心通風機的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。軸流式通風機工作時，動力機驅(qū)動葉輪在圓筒形機殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣體從集流器進入，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；大型高壓軸流通風機由集流器、葉輪、流線體、機殼、擴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，風壓越高；葉片安裝角一般為10°～45°，安裝角越大，風量和風壓越大。軸流式通風機的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。

　　斜流通風機又稱混流通風機，在這類通風機中，氣體以與軸線成某一角度的方向進入葉輪，在葉道中獲得能量，并沿傾斜方向流出。通風機的葉輪和機殼的形狀為圓錐形。這種通風機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。

　　橫流通風機是具有前向多翼葉輪的小型高壓離心通風機。氣體從轉(zhuǎn)子外緣的一側進入葉輪，然后穿過葉輪內(nèi)部從另一側排出，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機相比，橫流通風機具有較高的效率。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備中用來冷卻或通風。

　　通風機的性能參數(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機的主要技術指標。流量也稱風量，以單位時間內(nèi)流經(jīng)通風機的氣體體積表示；壓力也稱風壓，是指氣體在通風機內(nèi)壓力升高值，有靜壓、動壓和全壓之分；功率是指通風機的輸入功率，即軸功率。通風機有效功率與軸功率之比稱為效率。通風機全壓效率可達90%.

　　通風機未來的發(fā)展將進一步提高通風機的氣動效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動葉可調(diào)的軸流通風機代替大型離心通風機；降低通風機噪聲；提高排煙、排塵通風機葉輪和機殼的耐磨性；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。