通風機工作原理與特性

   時間:2014-03-11 12:29:56
通風機工作原理與特性簡介
    通風機是依靠輸入的機械能,提高氣體壓力並排送氣體的機械,它是一種從動的流體機械。   通風機廣泛用於工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建築物的通風……
通風機工作原理與特性正文
    

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


通風機廣泛用於工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建築物的通風、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;穀物的烘乾和選送;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,只是由於氣體流速較低,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製造出簡單的木製礱谷風車,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,木製葉輪採用後向直葉片,效率僅為40%左右,主要用於礦山通風。1880年,人們設計出用於礦井排送風的蝸形機殼,和後向彎曲葉片的離心通風機,結構已比較完善了。


1892年法國研製成橫流通風機;1898年,愛爾蘭人設計出前向葉片的西羅柯式離心通風機,並為各國所廣泛採用;19世紀,軸流通風機已應用於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年代以後才得到較快的發展。


1935年,德國首先採用軸流等壓通風機為鍋爐通風和引風;1948年,丹麥製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。由於葉片對氣體的動力作用,氣體壓力和速度得以提高,並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、葉片數目和製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、徑向和後向三種型式。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;後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;後向葉輪相反,所產生的壓力最小,所需葉輪直徑最大,而效率一般較高;徑向葉輪介於兩者之間。葉片的型線以直葉片最簡單,機翼型葉片最複雜。


為了使葉片表面有合適的速度分佈,一般採用曲線型葉片,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。葉片與蓋盤的聯接採用焊接或鉚接。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採用鋁合金鑄造的。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,然後沿軸向排出。軸流通風機的布置形式有立式、卧式和傾斜式三種,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,通常安裝在建築物的牆壁或天花板上;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 deg;~45 deg;,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,並沿傾斜方向流出。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,流量範圍和效率均介於兩者之間。


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,然後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,適宜於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,雜訊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;降低通風機雜訊;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。

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