離心通風(fēng)機(jī)
2017年5月28日
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通風(fēng)機(jī)是依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動(dòng)的流體機(jī)械。
通風(fēng)機(jī)廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；谷物的烘干和選送；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。
通風(fēng)機(jī)的工作原理與透平壓縮機(jī)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(fēng)機(jī)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(fēng)車，它的作用原理與現(xiàn)代離心通風(fēng)機(jī)基本相同。1862年，英國的圭貝爾發(fā)明離心通風(fēng)機(jī)，其葉輪、機(jī)殼為同心圓型，機(jī)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(fēng)。1880年，人們?cè)O(shè)計(jì)出用于礦井排送風(fēng)的蝸形機(jī)殼，和后向彎曲葉片的離心通風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)已比較完善了。
1892年法國研制成橫流通風(fēng)機(jī)；1898年，愛爾蘭人設(shè)計(jì)出前向葉片的西羅柯式離心通風(fēng)機(jī)，并為各國所廣泛采用；19世紀(jì)，軸流通風(fēng)機(jī)已應(yīng)用于礦井通風(fēng)和冶金工業(yè)的鼓風(fēng)，但其壓力僅為100～300帕，效率僅為15～25％，直到二十世紀(jì)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(fēng)機(jī)為鍋爐通風(fēng)和引風(fēng)；1948年,丹麥制成運(yùn)行中動(dòng)葉可調(diào)的軸流通風(fēng)機(jī)；旋軸流通風(fēng)機(jī)、子午加速軸流通風(fēng)機(jī)、斜流通風(fēng)機(jī)和橫流通風(fēng)機(jī)也都獲得了發(fā)展。
按氣體流動(dòng)的方向，通風(fēng)機(jī)可分為離心式、軸流式、斜流式和橫流式等類型。
離心通風(fēng)機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)(主要是電動(dòng)機(jī))驅(qū)動(dòng)葉輪在蝸形機(jī)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(duì)氣體的動(dòng)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(jī)殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)主要是在徑向平面內(nèi)，故又稱徑流通風(fēng)機(jī)。
離心通風(fēng)機(jī)主要由葉輪和機(jī)殼組成，小型通風(fēng)機(jī)的葉輪直接裝在電動(dòng)機(jī)上中、大型通風(fēng)機(jī)通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接。離心通風(fēng)機(jī)一般為單側(cè)進(jìn)氣，用單級(jí)葉輪；流量大的可雙側(cè)進(jìn)氣，用兩個(gè)背靠背的葉輪，又稱為雙吸式離心通風(fēng)機(jī)。
葉輪是通風(fēng)機(jī)的主要部件，它的幾何形狀、尺寸、葉片數(shù)目和制造精度對(duì)性能有很大影響。葉輪經(jīng)靜平衡或動(dòng)平衡校正才能保證通風(fēng)機(jī)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)。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(shí)，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(jī)翼型葉片最復(fù)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(qiáng)度和減少葉片與機(jī)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(fēng)機(jī)的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。
軸流式通風(fēng)機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪在圓筒形機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣體從集流器進(jìn)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(fēng)機(jī)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(dá)20米以上。
小型低壓軸流通風(fēng)機(jī)由葉輪、機(jī)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(fēng)機(jī)由集流器、葉輪、流線體、機(jī)殼、擴(kuò)散筒和傳動(dòng)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(fēng)壓越高；葉片安裝角一般為10°～45°，安裝角越大，風(fēng)量和風(fēng)壓越大。軸流式通風(fēng)機(jī)的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。
斜流通風(fēng)機(jī)又稱混流通風(fēng)機(jī)，在這類通風(fēng)機(jī)中，氣體以與軸線成某一角度的方向進(jìn)入葉輪，在葉道中獲得能量，并沿傾斜方向流出。通風(fēng)機(jī)的葉輪和機(jī)殼的形狀為圓錐形。這種通風(fēng)機(jī)兼有離心式和軸流式的特點(diǎn)，流量范圍和效率均介于兩者之間。
橫流通風(fēng)機(jī)是具有前向多翼葉輪的小型高壓離心通風(fēng)機(jī)。氣體從轉(zhuǎn)子外緣的一側(cè)進(jìn)入葉輪，然后穿過葉輪內(nèi)部從另一側(cè)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(fēng)機(jī)相比，橫流通風(fēng)機(jī)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(dòng)狀態(tài)，氣體在整個(gè)轉(zhuǎn)子寬度上仍保持流動(dòng)均勻。它的出口截面窄而長，適宜于安裝在各種扁平形的設(shè)備中用來冷卻或通風(fēng)。
通風(fēng)機(jī)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(dòng)的大小也是通風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)。流量也稱風(fēng)量，以單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)通風(fēng)機(jī)的氣體體積表示；壓力也稱風(fēng)壓，是指氣體在通風(fēng)機(jī)內(nèi)壓力升高值，有靜壓、動(dòng)壓和全壓之分；功率是指通風(fēng)機(jī)的輸入功率，即軸功率。通風(fēng)機(jī)有效功率與軸功率之比稱為效率。通風(fēng)機(jī)全壓效率可達(dá)90％。
通風(fēng)機(jī)未來的發(fā)展將進(jìn)一步提高通風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動(dòng)葉可調(diào)的軸流通風(fēng)機(jī)代替大型離心通風(fēng)機(jī)；降低通風(fēng)機(jī)噪聲；提高排煙、排塵通風(fēng)機(jī)葉輪和機(jī)殼的耐磨性；實(shí)現(xiàn)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和自動(dòng)化調(diào)節(jié)。
風(fēng)機(jī)的定義
風(fēng)機(jī)是一種裝有一個(gè)或多個(gè)葉片的通過軸旋轉(zhuǎn)推動(dòng)氣流的機(jī)械。葉片將施加于軸上旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿?dòng)氣體流動(dòng)的壓力，從而實(shí)現(xiàn)氣體的流動(dòng)。
美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)將風(fēng)機(jī)限定于“氣流從進(jìn)風(fēng)口到出風(fēng)口的過程中，氣體密度的增加不超過7%,這大約是在標(biāo)準(zhǔn)的狀況下增壓7620Pa，其增壓大于7%時(shí)則劃為空氣壓縮機(jī)。”
用于供熱、通風(fēng)、空調(diào)的風(fēng)機(jī)，即使是在高速、高壓系統(tǒng)，通常的壓力也不會(huì)超過2500-3000Pa.
風(fēng)機(jī)主要由三部分組成：葉輪（也稱渦輪、風(fēng)輪、轉(zhuǎn)子）、驅(qū)動(dòng)部分（電機(jī)、傳動(dòng)件）、殼體（也稱蝸殼、風(fēng)桶）。
要想準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)者應(yīng)知道
1.風(fēng)機(jī)如何進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估？
2.風(fēng)管系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)的影響。
3.工作的環(huán)境情況。
不同種類的風(fēng)機(jī)、甚至不同廠家生產(chǎn)的風(fēng)類型機(jī)，其性能、體積及對(duì)系統(tǒng)的影響均不相同。
風(fēng)機(jī)術(shù)語
1.流量
風(fēng)機(jī)的流量是指在單位時(shí)間內(nèi)流過風(fēng)機(jī)的氣體容積。單位有m3/h 、m3/min 、m3/s 。在國內(nèi)通風(fēng)機(jī)習(xí)慣上用m3/h，而鼓風(fēng)機(jī)習(xí)慣上用m3/min ，但在通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和性能計(jì)算中大多用m3/s。
必須注意的是，通風(fēng)機(jī)的容積流量是特指通風(fēng)機(jī)“進(jìn)口處”的容積流量，因?yàn)橥L(fēng)機(jī)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(huì)隨之不同。
2.全壓
通風(fēng)機(jī)的全壓定義為通風(fēng)機(jī)出口截面上的總壓與進(jìn)口截面上的總壓之差。
氣流在某一點(diǎn)或某一截面上的全壓等于該點(diǎn)或該截面上的動(dòng)壓與靜壓之和。
3.動(dòng)壓
通風(fēng)機(jī)的動(dòng)壓定義為：通風(fēng)機(jī)出口截面上氣體的動(dòng)能所表征的壓力。或：動(dòng)壓是將氣體從零速度加速至某一速度所需的壓力。
動(dòng)壓與氣流的動(dòng)能成正比.
動(dòng)壓只作用于氣流方向，并且永遠(yuǎn)是正值.
Pd＝0.5×ρV%*p2%*p%*b
式中Pd＝動(dòng)壓 Pa
ρ＝氣體密度 kg/m%*p3%*p%*b
V=速度 m/s.
4.靜壓
通風(fēng)機(jī)的靜壓定義為通風(fēng)機(jī)的全壓減去通風(fēng)機(jī)的動(dòng)壓。實(shí)際上靜壓是氣流中某一點(diǎn)的或充滿氣體的空間某點(diǎn)的絕對(duì)壓力與大氣壓力之壓力差，該點(diǎn)的壓力高于大氣壓力時(shí)為正值，低于時(shí)則為負(fù)值。
靜壓能作用于氣體的各個(gè)方向，與速度無關(guān)，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(dòng)壓 Pa
5.轉(zhuǎn)速
通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是指風(fēng)機(jī)葉輪單位時(shí)間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度，一般稱為角速度，習(xí)慣上用n表示，以每分鐘的旋轉(zhuǎn)數(shù)為單位（r/min)。
6.軸功率
通風(fēng)機(jī)的軸功率是指風(fēng)機(jī)實(shí)際需要的功率。它包括風(fēng)機(jī)的內(nèi)功率和軸承及傳動(dòng)裝置的機(jī)械損失。
軸功率也被稱為通風(fēng)機(jī)的輸入功率，實(shí)際上是電機(jī)的輸出功率。
7.通風(fēng)機(jī)的效率
（1）通風(fēng)機(jī)的全壓內(nèi)效率η%*p%*pin%*b
通風(fēng)機(jī)的全壓內(nèi)效率η%*p%*pin%*b等于通風(fēng)機(jī)全壓有效功率與內(nèi)部功率的比值。
（2）通風(fēng)機(jī)的靜壓內(nèi)效率η%*p%*ps.in%*b
通風(fēng)機(jī)的靜壓內(nèi)效率η%*p%*ps.in%*b等 于通風(fēng)機(jī)靜壓有效功率與內(nèi)部功率的比值。
通風(fēng)機(jī)的全壓內(nèi)效率和通風(fēng)機(jī)的靜壓內(nèi)效率是表征風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能的重要參數(shù)。
（3）通風(fēng)機(jī)全壓效率η%*p%*ptf%*b
通風(fēng)機(jī)全壓效率η%*p%*ptf%*b等于通風(fēng)機(jī)全壓有效功率與軸功率的比值。
（4）通風(fēng)機(jī)靜壓效率η%*p%*psf%*b
通風(fēng)機(jī)靜壓效率η%*p%*psf%*b等于通風(fēng)機(jī)靜壓有效功率與軸功率的比值。
8.封閉靜壓（BTSP)
通風(fēng)機(jī)封閉靜壓是指通風(fēng)機(jī)出口完全封閉而無氣體運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜壓。
9.通風(fēng)機(jī)全敞口氣體流量（WOCMS)
通風(fēng)機(jī)全敞口氣體流量亦稱作開敞CMS（WOCMS)，即風(fēng)機(jī) 全敞口運(yùn)行時(shí)的流量。此時(shí)風(fēng)機(jī)靜壓為零。
10.應(yīng)用范圍
由風(fēng)機(jī)制造商決定的，在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所獲得滿意效果的風(fēng)機(jī)運(yùn)行流量和壓力范圍。
典型的風(fēng)機(jī)應(yīng)用范圍：
前彎離心風(fēng)機(jī)：30%-80% WOCMS
后彎離心風(fēng)機(jī)：40%-85% WOCMS
徑向離心風(fēng)機(jī)：35%-80% WOCMS
風(fēng)機(jī)分類
1.按氣流運(yùn)動(dòng)方向分類
（1）離心通風(fēng)機(jī)
氣流軸向進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪后主要沿徑向流動(dòng)的風(fēng)機(jī)。
（2）軸流通風(fēng)機(jī)
氣流軸向進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪后近似的在圓柱形表面上沿軸線方向運(yùn)動(dòng)的風(fēng)機(jī)。
（3）混流式風(fēng)機(jī)
在風(fēng)機(jī)的葉輪中，氣流的方向處于軸流式風(fēng)機(jī)和離心式風(fēng)機(jī)之間，近似的沿錐面流動(dòng)，稱混流或斜流式風(fēng)機(jī)
2.按壓力分類
在標(biāo)準(zhǔn)的狀況下，風(fēng)機(jī)的全壓小于14710Pa者稱為通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)機(jī)根據(jù)全壓可分為：
（1）低壓離心通風(fēng)機(jī)
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，全壓小于或等于980Pa的風(fēng)機(jī)。
（2）中壓離心通風(fēng)機(jī)
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，全壓等于980-2942Pa的風(fēng)機(jī)。
（3）高壓離心通風(fēng)機(jī)
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，全壓等于2942-14710Pa的風(fēng)機(jī)。
（4）低壓軸流通風(fēng)機(jī)
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，全壓小于493Pa的風(fēng)機(jī)。
（5）高壓軸流通風(fēng)機(jī)
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，全壓等于493-4930Pa的風(fēng)機(jī)。
3.按通風(fēng)機(jī)用途分
G 鍋爐通風(fēng)機(jī)
Y 鍋爐引風(fēng)機(jī)
GY 工業(yè)用爐風(fēng)機(jī)
CT 船舶用通風(fēng)機(jī)
KT 空調(diào)用通風(fēng)機(jī)
ZL 轉(zhuǎn)爐鼓風(fēng)機(jī)
…… ……
4.離心通風(fēng)機(jī)
離心通風(fēng)機(jī)大致可分為三類：
前彎葉片離心風(fēng)機(jī)
后彎葉片離心風(fēng)機(jī)
徑向葉片離心風(fēng)機(jī)
（1）前彎葉片離心風(fēng)機(jī)
前彎葉片離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度相對(duì)較低，通常適用于大風(fēng)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(fā)生于靜壓最大值的稍右側(cè)。功率曲線具有增加的傾向，是“易過載型”風(fēng)機(jī)。
前彎葉片風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低、轉(zhuǎn)速低，可選用較細(xì)的軸和較小的軸承，且具有較寬的操作范圍。缺點(diǎn)是性能曲線形狀可能與管網(wǎng)阻力曲線平行，且系統(tǒng)靜壓降低可能導(dǎo)致電機(jī)過載。另外，葉片結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，不能運(yùn)行于較高的轉(zhuǎn)速。
（2）后傾葉片離心風(fēng)機(jī)
后傾葉片風(fēng)機(jī)運(yùn)行的速度矢量約為前彎風(fēng)機(jī)的2倍。通常應(yīng)用的流量合理范圍是40%-85% WOCMS,最高的靜壓效率約80%左右。
對(duì)于一個(gè)給定的工況，一般說來，較大的風(fēng)機(jī)具有較高的效率。后傾葉片風(fēng)機(jī)的波動(dòng)性要大于前彎葉片風(fēng)機(jī)。
后傾葉片風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)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(dá)到最大值，這樣一般不會(huì)超載。葉片及葉輪的自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，可使用于較高的靜壓系統(tǒng)。
后傾葉片風(fēng)機(jī)的缺點(diǎn)是由于葉輪運(yùn)行速度較高，所以需要較粗的軸及較大的軸承且對(duì)平衡的要求較高，另外靜壓的波動(dòng)容易引起工況的變化。后傾葉片風(fēng)機(jī)的改進(jìn)是用機(jī)翼型截面的葉片代替等截面的葉片，這個(gè)改進(jìn)使風(fēng)機(jī)的靜壓效率提高到86%左右，也使風(fēng)機(jī)的噪聲相應(yīng)的得到降低，設(shè)計(jì)良好的機(jī)翼型葉片風(fēng)機(jī)比噪聲可達(dá)到甚至低于前傾葉片風(fēng)機(jī)。
后傾機(jī)翼型葉片風(fēng)機(jī)的優(yōu)越性正越來越受到風(fēng)機(jī)使用單位特別是空調(diào)器末端生產(chǎn)廠家的重視，在一些要求高效率、低噪聲的場(chǎng)所日益得到推廣。
（3）徑向葉片離心風(fēng)機(jī)
徑向葉片風(fēng)機(jī)是介于前彎和后傾葉片之間的風(fēng)機(jī)，其強(qiáng)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(chǎng)合已不常用。
5.三種葉片離心風(fēng)機(jī)比較
壓力
當(dāng)三種葉片葉輪的尺寸、轉(zhuǎn)速和流量相同時(shí)，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(dāng)三種葉片葉輪的流量、轉(zhuǎn)速相同，而要求全壓也相同時(shí)，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(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的耐磨性差，徑向葉片葉輪風(fēng)機(jī)耐磨性較好，后傾葉片中等。
定載性
前彎葉片葉輪的風(fēng)機(jī)容易超載，定載性差，后傾葉片葉輪風(fēng)機(jī)不易超載，徑向葉片葉輪風(fēng)機(jī)居中。
噪聲
前彎葉片葉輪風(fēng)機(jī)的噪聲較低，后傾葉片葉輪風(fēng)機(jī)的噪聲一般，徑向葉片葉輪風(fēng)機(jī)的噪聲大。
葉輪速度
前彎葉片葉輪的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速一般較低，后傾的轉(zhuǎn)速高，而徑向居中。
應(yīng)用范圍（流量）
前彎葉片葉輪風(fēng)機(jī)應(yīng)用范圍小，后傾葉片葉輪風(fēng)機(jī)應(yīng)用范圍大，徑向居中。
6.軸流通風(fēng)機(jī)
軸流通風(fēng)機(jī)根據(jù)葉片的形狀可以分為以下幾類：
方形葉片軸流風(fēng)機(jī)
翼形葉片軸流風(fēng)機(jī)
鐮刀形葉片軸流風(fēng)機(jī)
槳形葉片軸流風(fēng)機(jī)
軸流風(fēng)機(jī)的效率、噪聲、流量、全壓等指標(biāo)參數(shù)與葉片形狀的關(guān)系不像離心風(fēng)機(jī)哪樣明顯，現(xiàn)代的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)更多的綜合了各種葉片的優(yōu)點(diǎn)于一體，因而各種性能都有了較大的提高。一般認(rèn)為，翼型葉片軸流風(fēng)機(jī)具有較低的噪聲，鐮刀形葉片軸流風(fēng)機(jī)具有更高的效率，方形葉片風(fēng)機(jī)介于二者之間。軸流風(fēng)機(jī)的性能曲線變化較大，壓力隨流量的增加會(huì)迅速較低
通風(fēng)機(jī)廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；谷物的烘干和選送；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。
通風(fēng)機(jī)的工作原理與透平壓縮機(jī)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(fēng)機(jī)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(fēng)車，它的作用原理與現(xiàn)代離心通風(fēng)機(jī)基本相同。1862年，英國的圭貝爾發(fā)明離心通風(fēng)機(jī)，其葉輪、機(jī)殼為同心圓型，機(jī)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(fēng)。1880年，人們?cè)O(shè)計(jì)出用于礦井排送風(fēng)的蝸形機(jī)殼，和后向彎曲葉片的離心通風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)已比較完善了。
1892年法國研制成橫流通風(fēng)機(jī)；1898年，愛爾蘭人設(shè)計(jì)出前向葉片的西羅柯式離心通風(fēng)機(jī)，并為各國所廣泛采用；19世紀(jì)，軸流通風(fēng)機(jī)已應(yīng)用于礦井通風(fēng)和冶金工業(yè)的鼓風(fēng)，但其壓力僅為100～300帕，效率僅為15～25％，直到二十世紀(jì)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(fēng)機(jī)為鍋爐通風(fēng)和引風(fēng)；1948年,丹麥制成運(yùn)行中動(dòng)葉可調(diào)的軸流通風(fēng)機(jī)；旋軸流通風(fēng)機(jī)、子午加速軸流通風(fēng)機(jī)、斜流通風(fēng)機(jī)和橫流通風(fēng)機(jī)也都獲得了發(fā)展。
按氣體流動(dòng)的方向，通風(fēng)機(jī)可分為離心式、軸流式、斜流式和橫流式等類型。
離心通風(fēng)機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)(主要是電動(dòng)機(jī))驅(qū)動(dòng)葉輪在蝸形機(jī)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(duì)氣體的動(dòng)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(jī)殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)主要是在徑向平面內(nèi)，故又稱徑流通風(fēng)機(jī)。
離心通風(fēng)機(jī)主要由葉輪和機(jī)殼組成，小型通風(fēng)機(jī)的葉輪直接裝在電動(dòng)機(jī)上中、大型通風(fēng)機(jī)通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接。離心通風(fēng)機(jī)一般為單側(cè)進(jìn)氣，用單級(jí)葉輪；流量大的可雙側(cè)進(jìn)氣，用兩個(gè)背靠背的葉輪，又稱為雙吸式離心通風(fēng)機(jī)。
葉輪是通風(fēng)機(jī)的主要部件，它的幾何形狀、尺寸、葉片數(shù)目和制造精度對(duì)性能有很大影響。葉輪經(jīng)靜平衡或動(dòng)平衡校正才能保證通風(fēng)機(jī)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)。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(shí)，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(jī)翼型葉片最復(fù)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(qiáng)度和減少葉片與機(jī)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(fēng)機(jī)的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。
軸流式通風(fēng)機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪在圓筒形機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣體從集流器進(jìn)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(fēng)機(jī)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(dá)20米以上。
小型低壓軸流通風(fēng)機(jī)由葉輪、機(jī)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(fēng)機(jī)由集流器、葉輪、流線體、機(jī)殼、擴(kuò)散筒和傳動(dòng)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(fēng)壓越高；葉片安裝角一般為10°～45°，安裝角越大，風(fēng)量和風(fēng)壓越大。軸流式通風(fēng)機(jī)的主要零件大都用鋼板焊接或鉚接而成。
斜流通風(fēng)機(jī)又稱混流通風(fēng)機(jī)，在這類通風(fēng)機(jī)中，氣體以與軸線成某一角度的方向進(jìn)入葉輪，在葉道中獲得能量，并沿傾斜方向流出。通風(fēng)機(jī)的葉輪和機(jī)殼的形狀為圓錐形。這種通風(fēng)機(jī)兼有離心式和軸流式的特點(diǎn)，流量范圍和效率均介于兩者之間。
橫流通風(fēng)機(jī)是具有前向多翼葉輪的小型高壓離心通風(fēng)機(jī)。氣體從轉(zhuǎn)子外緣的一側(cè)進(jìn)入葉輪，然后穿過葉輪內(nèi)部從另一側(cè)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(fēng)機(jī)相比，橫流通風(fēng)機(jī)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(dòng)狀態(tài)，氣體在整個(gè)轉(zhuǎn)子寬度上仍保持流動(dòng)均勻。它的出口截面窄而長，適宜于安裝在各種扁平形的設(shè)備中用來冷卻或通風(fēng)。
通風(fēng)機(jī)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(dòng)的大小也是通風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)。流量也稱風(fēng)量，以單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)通風(fēng)機(jī)的氣體體積表示；壓力也稱風(fēng)壓，是指氣體在通風(fēng)機(jī)內(nèi)壓力升高值，有靜壓、動(dòng)壓和全壓之分；功率是指通風(fēng)機(jī)的輸入功率，即軸功率。通風(fēng)機(jī)有效功率與軸功率之比稱為效率。通風(fēng)機(jī)全壓效率可達(dá)90％。
通風(fēng)機(jī)未來的發(fā)展將進(jìn)一步提高通風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)效率、裝置效率和使用效率，以降低電能消耗；用動(dòng)葉可調(diào)的軸流通風(fēng)機(jī)代替大型離心通風(fēng)機(jī)；降低通風(fēng)機(jī)噪聲；提高排煙、排塵通風(fēng)機(jī)葉輪和機(jī)殼的耐磨性；實(shí)現(xiàn)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和自動(dòng)化調(diào)節(jié)。
風(fēng)機(jī)的定義
風(fēng)機(jī)是一種裝有一個(gè)或多個(gè)葉片的通過軸旋轉(zhuǎn)推動(dòng)氣流的機(jī)械。葉片將施加于軸上旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿?dòng)氣體流動(dòng)的壓力，從而實(shí)現(xiàn)氣體的流動(dòng)。
美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)將風(fēng)機(jī)限定于“氣流從進(jìn)風(fēng)口到出風(fēng)口的過程中，氣體密度的增加不超過7%,這大約是在標(biāo)準(zhǔn)的狀況下增壓7620Pa，其增壓大于7%時(shí)則劃為空氣壓縮機(jī)。”
用于供熱、通風(fēng)、空調(diào)的風(fēng)機(jī)，即使是在高速、高壓系統(tǒng)，通常的壓力也不會(huì)超過2500-3000Pa.
風(fēng)機(jī)主要由三部分組成：葉輪（也稱渦輪、風(fēng)輪、轉(zhuǎn)子）、驅(qū)動(dòng)部分（電機(jī)、傳動(dòng)件）、殼體（也稱蝸殼、風(fēng)桶）。
要想準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)者應(yīng)知道
1.風(fēng)機(jī)如何進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估？
2.風(fēng)管系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)的影響。
3.工作的環(huán)境情況。
不同種類的風(fēng)機(jī)、甚至不同廠家生產(chǎn)的風(fēng)類型機(jī)，其性能、體積及對(duì)系統(tǒng)的影響均不相同。
風(fēng)機(jī)術(shù)語
1.流量
風(fēng)機(jī)的流量是指在單位時(shí)間內(nèi)流過風(fēng)機(jī)的氣體容積。單位有m3/h 、m3/min 、m3/s 。在國內(nèi)通風(fēng)機(jī)習(xí)慣上用m3/h，而鼓風(fēng)機(jī)習(xí)慣上用m3/min ，但在通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和性能計(jì)算中大多用m3/s。
必須注意的是，通風(fēng)機(jī)的容積流量是特指通風(fēng)機(jī)“進(jìn)口處”的容積流量，因?yàn)橥L(fēng)機(jī)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(huì)隨之不同。
2.全壓
通風(fēng)機(jī)的全壓定義為通風(fēng)機(jī)出口截面上的總壓與進(jìn)口截面上的總壓之差。
氣流在某一點(diǎn)或某一截面上的全壓等于該點(diǎn)或該截面上的動(dòng)壓與靜壓之和。
3.動(dòng)壓
通風(fēng)機(jī)的動(dòng)壓定義為：通風(fēng)機(jī)出口截面上氣體的動(dòng)能所表征的壓力。或：動(dòng)壓是將氣體從零速度加速至某一速度所需的壓力。
動(dòng)壓與氣流的動(dòng)能成正比.
動(dòng)壓只作用于氣流方向，并且永遠(yuǎn)是正值.
Pd＝0.5×ρV%*p2%*p%*b
式中Pd＝動(dòng)壓 Pa
ρ＝氣體密度 kg/m%*p3%*p%*b
V=速度 m/s.
4.靜壓
通風(fēng)機(jī)的靜壓定義為通風(fēng)機(jī)的全壓減去通風(fēng)機(jī)的動(dòng)壓。實(shí)際上靜壓是氣流中某一點(diǎn)的或充滿氣體的空間某點(diǎn)的絕對(duì)壓力與大氣壓力之壓力差，該點(diǎn)的壓力高于大氣壓力時(shí)為正值，低于時(shí)則為負(fù)值。
靜壓能作用于氣體的各個(gè)方向，與速度無關(guān)，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(dòng)壓 Pa
5.轉(zhuǎn)速
通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是指風(fēng)機(jī)葉輪單位時(shí)間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度，一般稱為角速度，習(xí)慣上用n表示，以每分鐘的旋轉(zhuǎn)數(shù)為單位（r/min)。
6.軸功率
通風(fēng)機(jī)的軸功率是指風(fēng)機(jī)實(shí)際需要的功率。它包括風(fēng)機(jī)的內(nèi)功率和軸承及傳動(dòng)裝置的機(jī)械損失。
軸功率也被稱為通風(fēng)機(jī)的輸入功率，實(shí)際上是電機(jī)的輸出功率。
7.通風(fēng)機(jī)的效率
（1）通風(fēng)機(jī)的全壓內(nèi)效率η%*p%*pin%*b
通風(fēng)機(jī)的全壓內(nèi)效率η%*p%*pin%*b等于通風(fēng)機(jī)全壓有效功率與內(nèi)部功率的比值。
（2）通風(fēng)機(jī)的靜壓內(nèi)效率η%*p%*ps.in%*b
通風(fēng)機(jī)的靜壓內(nèi)效率η%*p%*ps.in%*b等 于通風(fēng)機(jī)靜壓有效功率與內(nèi)部功率的比值。
通風(fēng)機(jī)的全壓內(nèi)效率和通風(fēng)機(jī)的靜壓內(nèi)效率是表征風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能的重要參數(shù)。
（3）通風(fēng)機(jī)全壓效率η%*p%*ptf%*b
通風(fēng)機(jī)全壓效率η%*p%*ptf%*b等于通風(fēng)機(jī)全壓有效功率與軸功率的比值。
（4）通風(fēng)機(jī)靜壓效率η%*p%*psf%*b
通風(fēng)機(jī)靜壓效率η%*p%*psf%*b等于通風(fēng)機(jī)靜壓有效功率與軸功率的比值。
8.封閉靜壓（BTSP)
通風(fēng)機(jī)封閉靜壓是指通風(fēng)機(jī)出口完全封閉而無氣體運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜壓。
9.通風(fēng)機(jī)全敞口氣體流量（WOCMS)
通風(fēng)機(jī)全敞口氣體流量亦稱作開敞CMS（WOCMS)，即風(fēng)機(jī) 全敞口運(yùn)行時(shí)的流量。此時(shí)風(fēng)機(jī)靜壓為零。
10.應(yīng)用范圍
由風(fēng)機(jī)制造商決定的，在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所獲得滿意效果的風(fēng)機(jī)運(yùn)行流量和壓力范圍。
典型的風(fēng)機(jī)應(yīng)用范圍：
前彎離心風(fēng)機(jī)：30%-80% WOCMS
后彎離心風(fēng)機(jī)：40%-85% WOCMS
徑向離心風(fēng)機(jī)：35%-80% WOCMS
風(fēng)機(jī)分類
1.按氣流運(yùn)動(dòng)方向分類
（1）離心通風(fēng)機(jī)
氣流軸向進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪后主要沿徑向流動(dòng)的風(fēng)機(jī)。
（2）軸流通風(fēng)機(jī)
氣流軸向進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪后近似的在圓柱形表面上沿軸線方向運(yùn)動(dòng)的風(fēng)機(jī)。
（3）混流式風(fēng)機(jī)
在風(fēng)機(jī)的葉輪中，氣流的方向處于軸流式風(fēng)機(jī)和離心式風(fēng)機(jī)之間，近似的沿錐面流動(dòng)，稱混流或斜流式風(fēng)機(jī)
2.按壓力分類
在標(biāo)準(zhǔn)的狀況下，風(fēng)機(jī)的全壓小于14710Pa者稱為通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)機(jī)根據(jù)全壓可分為：
（1）低壓離心通風(fēng)機(jī)
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，全壓小于或等于980Pa的風(fēng)機(jī)。
（2）中壓離心通風(fēng)機(jī)
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，全壓等于980-2942Pa的風(fēng)機(jī)。
（3）高壓離心通風(fēng)機(jī)
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，全壓等于2942-14710Pa的風(fēng)機(jī)。
（4）低壓軸流通風(fēng)機(jī)
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，全壓小于493Pa的風(fēng)機(jī)。
（5）高壓軸流通風(fēng)機(jī)
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，全壓等于493-4930Pa的風(fēng)機(jī)。
3.按通風(fēng)機(jī)用途分
G 鍋爐通風(fēng)機(jī)
Y 鍋爐引風(fēng)機(jī)
GY 工業(yè)用爐風(fēng)機(jī)
CT 船舶用通風(fēng)機(jī)
KT 空調(diào)用通風(fēng)機(jī)
ZL 轉(zhuǎn)爐鼓風(fēng)機(jī)
…… ……
4.離心通風(fēng)機(jī)
離心通風(fēng)機(jī)大致可分為三類：
前彎葉片離心風(fēng)機(jī)
后彎葉片離心風(fēng)機(jī)
徑向葉片離心風(fēng)機(jī)
（1）前彎葉片離心風(fēng)機(jī)
前彎葉片離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度相對(duì)較低，通常適用于大風(fēng)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(fā)生于靜壓最大值的稍右側(cè)。功率曲線具有增加的傾向，是“易過載型”風(fēng)機(jī)。
前彎葉片風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低、轉(zhuǎn)速低，可選用較細(xì)的軸和較小的軸承，且具有較寬的操作范圍。缺點(diǎn)是性能曲線形狀可能與管網(wǎng)阻力曲線平行，且系統(tǒng)靜壓降低可能導(dǎo)致電機(jī)過載。另外，葉片結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，不能運(yùn)行于較高的轉(zhuǎn)速。
（2）后傾葉片離心風(fēng)機(jī)
后傾葉片風(fēng)機(jī)運(yùn)行的速度矢量約為前彎風(fēng)機(jī)的2倍。通常應(yīng)用的流量合理范圍是40%-85% WOCMS,最高的靜壓效率約80%左右。
對(duì)于一個(gè)給定的工況，一般說來，較大的風(fēng)機(jī)具有較高的效率。后傾葉片風(fēng)機(jī)的波動(dòng)性要大于前彎葉片風(fēng)機(jī)。
后傾葉片風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)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(dá)到最大值，這樣一般不會(huì)超載。葉片及葉輪的自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，可使用于較高的靜壓系統(tǒng)。
后傾葉片風(fēng)機(jī)的缺點(diǎn)是由于葉輪運(yùn)行速度較高，所以需要較粗的軸及較大的軸承且對(duì)平衡的要求較高，另外靜壓的波動(dòng)容易引起工況的變化。后傾葉片風(fēng)機(jī)的改進(jìn)是用機(jī)翼型截面的葉片代替等截面的葉片，這個(gè)改進(jìn)使風(fēng)機(jī)的靜壓效率提高到86%左右，也使風(fēng)機(jī)的噪聲相應(yīng)的得到降低，設(shè)計(jì)良好的機(jī)翼型葉片風(fēng)機(jī)比噪聲可達(dá)到甚至低于前傾葉片風(fēng)機(jī)。
后傾機(jī)翼型葉片風(fēng)機(jī)的優(yōu)越性正越來越受到風(fēng)機(jī)使用單位特別是空調(diào)器末端生產(chǎn)廠家的重視，在一些要求高效率、低噪聲的場(chǎng)所日益得到推廣。
（3）徑向葉片離心風(fēng)機(jī)
徑向葉片風(fēng)機(jī)是介于前彎和后傾葉片之間的風(fēng)機(jī)，其強(qiáng)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(chǎng)合已不常用。
5.三種葉片離心風(fēng)機(jī)比較
壓力
當(dāng)三種葉片葉輪的尺寸、轉(zhuǎn)速和流量相同時(shí)，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(dāng)三種葉片葉輪的流量、轉(zhuǎn)速相同，而要求全壓也相同時(shí)，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(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的耐磨性差，徑向葉片葉輪風(fēng)機(jī)耐磨性較好，后傾葉片中等。
定載性
前彎葉片葉輪的風(fēng)機(jī)容易超載，定載性差，后傾葉片葉輪風(fēng)機(jī)不易超載，徑向葉片葉輪風(fēng)機(jī)居中。
噪聲
前彎葉片葉輪風(fēng)機(jī)的噪聲較低，后傾葉片葉輪風(fēng)機(jī)的噪聲一般，徑向葉片葉輪風(fēng)機(jī)的噪聲大。
葉輪速度
前彎葉片葉輪的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速一般較低，后傾的轉(zhuǎn)速高，而徑向居中。
應(yīng)用范圍（流量）
前彎葉片葉輪風(fēng)機(jī)應(yīng)用范圍小，后傾葉片葉輪風(fēng)機(jī)應(yīng)用范圍大，徑向居中。
6.軸流通風(fēng)機(jī)
軸流通風(fēng)機(jī)根據(jù)葉片的形狀可以分為以下幾類：
方形葉片軸流風(fēng)機(jī)
翼形葉片軸流風(fēng)機(jī)
鐮刀形葉片軸流風(fēng)機(jī)
槳形葉片軸流風(fēng)機(jī)
軸流風(fēng)機(jī)的效率、噪聲、流量、全壓等指標(biāo)參數(shù)與葉片形狀的關(guān)系不像離心風(fēng)機(jī)哪樣明顯，現(xiàn)代的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)更多的綜合了各種葉片的優(yōu)點(diǎn)于一體，因而各種性能都有了較大的提高。一般認(rèn)為，翼型葉片軸流風(fēng)機(jī)具有較低的噪聲，鐮刀形葉片軸流風(fēng)機(jī)具有更高的效率，方形葉片風(fēng)機(jī)介于二者之間。軸流風(fēng)機(jī)的性能曲線變化較大，壓力隨流量的增加會(huì)迅速較低