什么是通风机?

[拼音]：tongfengji

[外文]：fan

依靠输入的机械能提高气体压力并排送气体的机械。排气压力低于1.5×10 4帕。它是一种从动的流体机械。通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却，锅炉和工业炉窑的通风和引风，空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风，谷物的烘干和选送，风洞风源和气垫船的充气和推进等。通风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。

通风机已有悠久的历史。中国在公元前许多年就已制造出简单的木制砻谷风车，它的作用原理与现代离心通风机基本相同。1862年，英国的T.圭贝尔发明离心通风机，其叶轮、机壳为同心圆型，机壳用砖制，木制叶轮采用后向直叶片，效率仅为40％左右，主要用于矿山通风。1880年，人们设计出用于矿井排送风的蜗形机壳和后向弯曲叶片的离心通风机，结构已比较完善。1892年法国研制成横流通风机。1898年，爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心通风机，并为各国所广泛采用。19世纪，轴流通风机已应用于矿井通风和冶金工业的鼓风，但其压力仅为100～300帕，效率仅为15～25％。这种通风机直到20世纪40年代以后才得到较快的发展。1935年，德国首先采用轴流等压通风机作为锅炉通风机和引风机。1948年，丹麦制成运行中动叶可调的轴流通风机。旋轴流通风机、子午加速轴流通风机、斜流通风机和横流通风机也都获得发展。

按气体流动方向的不同，通风机主要分为离心式、轴流式、斜流式和横流式等类型。

动力机(主要是电动机)驱动叶轮在蜗形机壳内旋转，空气经吸气口从叶轮中心处吸入。由于叶片对气体的动力作用，气体压力和速度得以提高。气体在离心力作用下沿着叶道甩向机壳，从排气口排出。气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内，故又称径流通风机。离心通风机主要由叶轮和机壳组成（图1）。小型通风机的叶轮直接装在电动机上；中、大型通风机通过联轴器或皮带轮与电动机联接。离心通风机一般为单侧进气，用单级叶轮；流量大的可双侧进气，用两个背靠背的叶轮，又称为双吸式离心通风机。

叶轮是通风机的主要部件，它的几何形状、尺寸、叶片数目和制造精度对性能有很大影响。叶轮经静平衡或动平衡校正才能保证通风机平稳地转动。按叶片出口方向的不同，叶轮分为前向、径向和后向3种型式（图2）。

（1）前向叶轮：叶片顶部向叶轮旋转方向倾斜。

（2）径向叶轮:叶片顶部是向径向的，又分直叶片式和曲线型叶片。

（3）后向叶轮：叶片顶部向叶轮旋转的反向倾斜。前向叶轮产生的压力最大，在流量和转数一定时，所需叶轮直径最小，但效率一般较低。后向叶轮相反，所产生的压力最小，所需叶轮直径最大，而效率一般较高。径向叶轮介于两者之间。叶片的型线以直叶片最简单，机翼型叶片最复杂。为了使叶片表面有合适的速度分布，一般采用曲线型叶片，如等厚度圆弧叶片。叶轮通常都有盖盘，以增加叶轮的强度和减少叶片与机壳间的气体泄漏。叶片与盖盘的联接采用焊接或铆接。焊接叶轮的重量较轻，流道光滑。低、中压小型离心通风机的叶轮也有采用铝合金铸造的。

当动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转时，气体从集流器进入，通过叶轮获得能量，提高压力和速度，然后沿轴向排出(图3)。轴流通风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式 3种。小型的叶轮直径只有100毫米左右，大型的可达 20米以上。小型低压轴流通风机由叶轮、机壳和集流器等部件组成，通常安装在建筑物的墙壁或天花板上。大型高压轴流通风机由集流器、叶轮、流线体、机壳、扩散筒和传动部件组成。叶片顶部与机壳之间保持微小的间隙。叶轮由轮毂和叶片组成，叶片均匀布置在轮毂上，叶片数目一般为2～24。叶片越多，风压越高。 叶片安装角一般为10°～45°。安装角越大，风量和风压越大。叶片有等厚板型和机翼型等，并有扭曲叶片与非扭曲叶片之分。通风机主要零件大都用钢板焊接或铆接而成。

又称混流通风机。在这类通风机中，气体以与轴线成某一角度的方向进入叶轮，在叶道中获得能量，并沿倾斜方向流出(图4)。通风机的叶轮和机壳的形状为圆锥形。这种通风机兼有离心式和轴流式的特点，流量范围和效率均介于两者之间。

具有前向多翼叶轮的小型高压离心通风机。气体从转子外缘的一侧进入叶轮，然后穿过叶轮内部从另一侧排出（图5），气体在叶轮内两次受到叶片的力的作用。在相同性能的条件下，它的尺寸小、转速低。与其他类型低速通风机相比，它具有较高的效率。它的轴向宽度可任意选择而不影响气体的流动状态，气体在整个转子宽度上仍保持流动均匀。它的出口截面窄而长，适宜于安装在各种扁平形的设备中用来冷却或通风。

通风机的性能参数主要有流量、压力、功率、效率和转速。另外，噪声和振动的大小也是通风机的主要技术指标。流量也称风量，以单位时间内流经通风机的气体体积表示。压力也称风压，是指气体在通风机内压力升高值，有静压、动压和全压之分。全压等于通风机出口截面与进口截面上气流全压之差；静压等于通风机出口截面与进口截面上气流静压之差；动压是指通风机出口截面上气流平均速度的动压。在同一截面上，气流的全压等于静压与动压之和。功率是指通风机的输入功率，即轴功率。通风机有效功率与轴功率之比称为效率。通风机全压效率可达90％。

流量、风压、功率和效率等参数之间有一定的函数关系，当其中一个参数发生变化时，其他各量也随着变化。将它们之间的关系绘成曲线，称为性能曲线。性能曲线形状与通风机类型有关。改变通风机的风量和风压，以满足使用工况变化的要求称为性能调节。常用的调节方法有 5种。

（1）在进气管或排气管中安置节流阀或风门控制流量。这种方法最简单，但调节效果差。

（2）叶轮进口前安置导流器改变气流方向。

（3）改变通风机转速。这种方法经济性能最好，但比较复杂。改变转速需考虑叶轮强度和电动机负荷条件。

（4）改变叶轮宽度。可使工况改变时，通风机的使用效率变化不大，但比较复杂。

（5）改变动叶片安装角。采用这种方法设备费用最高、维护最复杂，但流量变化范围大、经济性好，一般用于大型轴流通风机。

通风机的发展趋势是：

（1）进一步提高通风机的气动效率、装置效率和使用效率，以降低电能消耗；

（2）用动叶可调的轴流通风机代替大型离心通风机；

（3）降低通风机噪声；

（4）提高排烟、排尘通风机叶轮和机壳的耐磨性；

（5）实现变转速调节和自动化调节。

参考书目

李庆宜编：《通风机》，机械工业出版社，北京，1981。

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