通風機簡介

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；鍋爐和工業爐窯的通風和引風；空氣調節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，它的作用原理與現代離心通風機基本相同。1862年，英國的圭貝爾發明離心通風機，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)驅動葉輪在蝸形機殼內旋轉，空氣經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。因氣體在葉輪內的流動主要是在徑向平面內，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、大型通風機通過聯軸器或皮帶輪與電動機聯接。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、葉片數目和制造精度對性能有很大影響。葉輪經靜平衡或動平衡校正才能保證通風機平穩地轉動。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的反向傾斜。 
前向葉輪產生的壓力最大，在流量和轉數一定時，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，動力機驅動葉輪在圓筒形機殼內旋轉，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。氣體從轉子外緣的一側進入葉輪，然后穿過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。 
與其他類型低速通風機相比，橫流通風機具有較高的效率。它的軸向寬度可任意選擇，而不影響氣體的流動狀態，氣體在整個轉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。 
通風機的性能參數主要有流量、壓力、功率，效率和轉速。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，以單位時間內流經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；實現變轉速調節和自動化調節。

 

風機的定義

風機是一種裝有一個或多個葉片的通過軸旋轉推動氣流的機械。葉片將施加于軸上旋轉的機械能，轉變為推動氣體流動的壓力，從而實現氣體的流動。
美國機械工程師協會的實驗標準將風機限定于“氣流從進風口到出風口的過程中，氣體密度的增加不超過7%,這大約是在標準的狀況下增壓7620Pa，其增壓大于7%時則劃為空氣壓縮機。”
用于供熱、通風、空調的風機，即使是在高速、高壓系統，通常的壓力也不會超過2500-3000Pa.
風機主要由三部分組成：葉輪（也稱渦輪、風輪、轉子）、驅動部分（電機、傳動件）、殼體（也稱蝸殼、風桶）。
要想準確的預測風機運行情況，設計者應知道 
1.風機如何進行測試和評估？
2.風管系統對風機的影響。
3.工作的環境情況。
不同種類的風機、甚至不同廠家生產的風類型機，其性能、體積及對系統的影響均不相同。

風機術語

1.流量
風機的流量是指在單位時間內流過風機的氣體容積。單位有m3/h 、m3/min 、m3/s 。在國內通風機習慣上用m3/h，而鼓風機習慣上用m3/min ，但在通風機的設計和性能計算中大多用m3/s。
必須注意的是，通風機的容積流量是特指通風機“進口處”的容積流量，因為通風機在各通流截面上的壓力不同，流過各通流截面的容積流量也會隨之不同。

2.全壓
通風機的全壓定義為通風機出口截面上的總壓與進口截面上的總壓之差。
氣流在某一點或某一截面上的全壓等于該點或該截面上的動壓與靜壓之和。

3.動壓
通風機的動壓定義為：通風機出口截面上氣體的動能所表征的壓力。或：動壓是將氣體從零速度加速至某一速度所需的壓力。
動壓與氣流的動能成正比.
動壓只作用于氣流方向，并且永遠是正值.

Pd＝0.5×ρV%*p2%*p%*b
式中Pd＝動壓 Pa
ρ＝氣體密度 kg/m%*p3%*p%*b
V=速度 m/s.

4.靜壓
通風機的靜壓定義為通風機的全壓減去通風機的動壓。實際上靜壓是氣流中某一點的或充滿氣體的空間某點的絕對壓力與大氣壓力之壓力差，該點的壓力高于大氣壓力時為正值，低于時則為負值。
靜壓能作用于氣體的各個方向，與速度無關，是氣體中的潛能的量度。
Ps＝P%*p%*pt%*b-Pd
式中Ps＝靜壓 Pa
Pt＝全壓 Pa
Pd＝動壓 Pa

5.轉速
通風機的轉速是指風機葉輪單位時間內的旋轉速度，一般稱為角速度，習慣上用n表示，以每分鐘的旋轉數為單位（r/min)。

6.軸功率
通風機的軸功率是指風機實際需要的功率。它包括風機的內功率和軸承及傳動裝置的機械損失。
軸功率也被稱為通風機的輸入功率，實際上是電機的輸出功率。

7.通風機的效率
（1）通風機的全壓內效率η%*p%*pin%*b
通風機的全壓內效率η%*p%*pin%*b等于通風機全壓有效功率與內部功率的比值。
（2）通風機的靜壓內效率η%*p%*ps.in%*b
通風機的靜壓內效率η%*p%*ps.in%*b等 于通風機靜壓有效功率與內部功率的比值。
通風機的全壓內效率和通風機的靜壓內效率是表征風機氣動性能的重要參數。
（3）通風機全壓效率η%*p%*ptf%*b
通風機全壓效率η%*p%*ptf%*b等于通風機全壓有效功率與軸功率的比值。
（4）通風機靜壓效率η%*p%*psf%*b
通風機靜壓效率η%*p%*psf%*b等于通風機靜壓有效功率與軸功率的比值。

8.封閉靜壓（BTSP)
通風機封閉靜壓是指通風機出口完全封閉而無氣體運動時的靜壓。

9.通風機全敞口氣體流量（WOCMS)
通風機全敞口氣體流量亦稱作開敞CMS（WOCMS)，即風機 全敞口運行時的流量。此時風機靜壓為零。

10.應用范圍
由風機制造商決定的，在風機運行時所獲得滿意效果的風機運行流量和壓力范圍。
典型的風機應用范圍：
前彎離心風機：30%-80% WOCMS
后彎離心風機：40%-85% WOCMS
徑向離心風機：35%-80% WOCMS

風機分類

1.按氣流運動方向分類
（1）離心通風機
氣流軸向進入風機葉輪后主要沿徑向流動的風機。
（2）軸流通風機
氣流軸向進入風機葉輪后近似的在圓柱形表面上沿軸線方向運動的風機。
（3）混流式風機
在風機的葉輪中，氣流的方向處于軸流式風機和離心式風機之間，近似的沿錐面流動，稱混流或斜流式風機

2.按壓力分類

在標準的狀況下，風機的全壓小于14710Pa者稱為通風機，通風機根據全壓可分為：
（1）低壓離心通風機 
在標準狀況下，全壓小于或等于980Pa的風機。
（2）中壓離心通風機 
在標準狀況下，全壓等于980-2942Pa的風機。
（3）高壓離心通風機 
在標準狀況下，全壓等于2942-14710Pa的風機。
（4）低壓軸流通風機 
在標準狀況下，全壓小于493Pa的風機。
（5）高壓軸流通風機 
在標準狀況下，全壓等于493-4930Pa的風機。

3.按通風機用途分
G 鍋爐通風機
Y 鍋爐引風機
GY 工業用爐風機
CT 船舶用通風機
KT 空調用通風機
ZL 轉爐鼓風機
…… ……
4.離心通風機

離心通風機大致可分為三類：
前彎葉片離心風機
后彎葉片離心風機
徑向葉片離心風機

（1）前彎葉片離心風機
前彎葉片離心風機運行速度相對較低，通常適用于大風量、低靜壓的工況。
典型的流量范圍為30%-80% WOCMS（全敞口流量）,最高的靜壓效率為60%-68%，通常發生于靜壓最大值的稍右側。功率曲線具有增加的傾向，是“易過載型”風機。
前彎葉片風機的優點是造價低、轉速低，可選用較細的軸和較小的軸承，且具有較寬的操作范圍。缺點是性能曲線形狀可能與管網阻力曲線平行，且系統靜壓降低可能導致電機過載。另外，葉片結構強度較低，不能運行于較高的轉速。

（2）后傾葉片離心風機
后傾葉片風機運行的速度矢量約為前彎風機的2倍。通常應用的流量合理范圍是40%-85% WOCMS,最高的靜壓效率約80%左右。
對于一個給定的工況，一般說來，較大的風機具有較高的效率。后傾葉片風機的波動性要大于前彎葉片風機。
后傾葉片風機的優點是效率高且功率曲線無過載。其功率曲線通常在常用范圍的中部達到最大值，這樣一般不會超載。葉片及葉輪的自身結構強度較高，可使用于較高的靜壓系統。
后傾葉片風機的缺點是由于葉輪運行速度較高，所以需要較粗的軸及較大的軸承且對平衡的要求較高，另外靜壓的波動容易引起工況的變化。后傾葉片風機的改進是用機翼型截面的葉片代替等截面的葉片，這個改進使風機的靜壓效率提高到86%左右，也使風機的噪聲相應的得到降低，設計良好的機翼型葉片風機比噪聲可達到甚至低于前傾葉片風機。
后傾機翼型葉片風機的優越性正越來越受到風機使用單位特別是空調器末端生產廠家的重視，在一些要求高效率、低噪聲的場所日益得到推廣。

（3）徑向葉片離心風機
徑向葉片風機是介于前彎和后傾葉片之間的風機，其強度和耐磨性較好，葉片出口角度為90°。在我國除一些要求耐磨和耐腐蝕的場合已不常用。
5.三種葉片離心風機比較

壓力
當三種葉片葉輪的尺寸、轉速和流量相同時，前彎葉片獲得的壓力最大，后傾葉片最小，徑向葉片居中。
徑向尺寸（葉輪外徑）
當三種葉片葉輪的流量、轉速相同，而要求全壓也相同時，前彎葉片葉輪的徑向尺寸最小，后傾葉片的尺寸最大，徑向葉片居中。

效率
前彎葉片葉輪風機的效率最低，后傾葉片葉輪最高，而徑向葉片居中。

耐磨性
前彎葉片葉輪風機的耐磨性差，徑向葉片葉輪風機耐磨性較好，后傾葉片中等。

定載性
前彎葉片葉輪的風機容易超載，定載性差，后傾葉片葉輪風機不易超載，徑向葉片葉輪風機居中。

噪聲
前彎葉片葉輪風機的噪聲較低，后傾葉片葉輪風機的噪聲一般，徑向葉片葉輪風機的噪聲大。

葉輪速度
前彎葉片葉輪的風機轉速一般較低，后傾的轉速高，而徑向居中。

應用范圍（流量）
前彎葉片葉輪風機應用范圍小，后傾葉片葉輪風機應用范圍大，徑向居中。
6.軸流通風機
軸流通風機根據葉片的形狀可以分為以下幾類：
方形葉片軸流風機
翼形葉片軸流風機
鐮刀形葉片軸流風機
槳形葉片軸流風機

軸流風機的效率、噪聲、流量、全壓等指標參數與葉片形狀的關系不像離心風機哪樣明顯，現代的風機設計更多的綜合了各種葉片的優點于一體，因而各種性能都有了較大的提高。一般認為，翼型葉片軸流風機具有較低的噪聲，鐮刀形葉片軸流風機具有更高的效率，方形葉片風機介于二者之間。軸流風機的性能曲線變化較大，壓力隨流量的增加會迅速較低。