风机的原理和发展历史

风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。

　　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风机基本相同。1862年，英国的圭贝尔发明离心风机，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风机，结构已比较完善了。

　　1892年法国研制成横流风机;1898年，爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心风机，并为各国所广泛采用;19世纪，轴流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%，直到二十世纪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风机为锅炉通风和引风，1948年,丹麦制成运行中动叶可调的轴流风机、旋轴流风机、子午加速轴流风机、斜流风机和横流风机也都获得了发展。

　　按气体流动的方向，风机可分为离心式、轴流式、斜流式和横流式等类型。

　　工作时，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，并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳，从排气口排出。因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内，故又称径流风机。

　　离心风机主要由叶轮和机壳组成，小型风机的叶轮直接装在电动机上中、大型风机通过联轴器或皮带轮与电动机联接。离心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，又称为双吸式离心风机。

　　叶轮是风机的主要部件，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、径向和后向三种型式。前向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转方向倾斜;径向叶轮的叶片顶部是向径向的，又分直叶片式和曲线型叶片;后向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转的反向倾斜。

　　前向叶轮产生的压力{zd0}，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{zd0}，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、中压小型离心风机的叶轮也有采用铝合金铸造的。

　　轴流式风机工作时，动力机驱动叶轮在圆筒形机壳内旋转，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。轴流风机的布置形式有立式、卧式和倾斜式三种，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。叶片均匀布置在轮毂上，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。轴流式风机的主要零件大都用钢板焊接或铆接而成。

　　斜流风机又称混流风机，在这类风机中，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。风机的叶轮和机壳的形状为圆锥形。这种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。

　　是具有前向多翼叶轮的小型高压离心风机。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，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。

　　与其他类型低速风机相比，横流风机具有较高的效率。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。

　　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风机的主要技术指标。流量也称风量，以单位时间内流经风机的气体体积表示;压力也称风压，是指气体在风机内压力升高值，有静压、动压和全压之分;功率是指风机的输入功率，即轴功率。风机有效功率与轴功率之比称为效率。风机全压效率可达90%。

　　未来的发展将进一步提高风机的气动效率、装置效率和使用效率，以降低电能消耗;用动叶可调的轴流风机代替大型离心风机;降低风机噪声;提高排烟、排尘风机叶轮和机壳的耐磨性;实现变转速调节和自动化调节