通風機的原理及其歷史發展

通風機的原理及其歷史發展 定義：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，是一種從動的流體機械。 用途：通風機廣泛應用于工廠、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。
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