轴流式通风机

轴流式通风机
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借叶片的推力作用迫使气体沿轴向流动的通风机
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发展历史
通风机已有悠久的历史，在国内外的得到了较快的发展，并取得了还多优秀的成果。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通风机基本相同。1862年，英国的圭贝尔发明离心通风机，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通风机，结构已比较完善了。1892年法国研制成横流通风机；1898年，爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心通风机，并为各国所广泛采用；19世纪，轴流通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通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通风机；旋轴流通风机、子午加速轴流通风机、斜流通风机和横流通风机也都获得了发展。
在当代经济发展过程中，由于风机属于在发电、化工等行业应用范围较广的通用机械，对国民经济具有重大影响，发达国家以及包括我国在内的发展中国家对风机产品的制造都很重视。世界上比较大的风机制造国主要有日本、德国、意大利、瑞士、美国等。比较大的风机制造商主要有日本的日立制作所、荏原制作所、三菱重工业株式会社、川屿重工业株式会社等；英国主要有詹姆斯·豪登公司；德国有德马格德拉瓦透平机械公司和KKK公司；瑞士主要有苏尔寿公司等。
原理
轴流式通风机原理是依靠叶轮旋转，叶片产生升力来输送流体，把机械能转化为流体能量。由于流体进入和离开叶轮都是轴向的,故称为轴流式风机。轴流风机属于高比转数，其特点是流量大，风压低。轴流式风机风压一般在450 Pa～4500 Pa 之间，主要用于矿井、隧道、船舰仓室的通风；纺织厂通风、工业作业场所的通风、降温；化工气体排送；热电厂锅炉的通风、引风；热电站、冶金、化工等冷却塔通风冷却。
分类
按所产生风压的高低，有低压轴流式通风机(表压力低于0.49kPa)和高压轴流式通风机(表压力介于 0.49～4.9kPa)两种。其比转数为100～300，一般在大风量、低风压工况下运行时，性能稳定;当风量减小时，风压易发生明显变化，且使功率消耗增大。具有风量很大、体积小、 效率高等优点;但风压偏低，叶片易受磨损，致使其应用范围受到一定的限制。
基本结构
图1是轴流通风机的典型结构简图。气体从集流器进入。通过叶轮使气流获得能量，然后流入导叶，导叶将一部分偏转的气流动能变为静压能，最后，气流通过扩散筒将一部分轴向气流动能转变为静压能，然后从扩散筒流出，输入管路。
低压轴流式通风机的压力在490Pa以下，高压轴流式通风机的压力一般也在4900Pa以下，因此，相对于离心式通风机而言，轴流式通风机具有流量大、体积小，压头低的特点。
除上述的典型结构外，轴流通风机的型式和构造是多种多样的，小的轴流风机，其叶轮直径只有100多毫米，大的直径可有20多米。最大的轴流通风机的流量可达1500万m3/h。小型低压轴流通风机由叶轮、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；大型高压轴流通风机由集流器、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。轴流式通风机的主要零件大都用钢板焊接或铆接而成。风机布置形式有立式、卧式和倾斜式三种。轴流通风机很多是电机直联传动的，也可通过其他装置进行变速传动。为了便于安装和维护，轴流风机广泛采用滚动轴承。
特点
由于叶轮强度和噪声等原因，轴流风机叶轮外径的圆周速度一速高时，将产生比离心风机大的噪声。
现代轴流通风机的动叶或导叶常做成可调节的，即其安装角可调。这样不仅大大扩大了运行工况范围，而且显著提高了变工况下的效率，因此，其使用范围和经济性均比离心式风机好。尤其是近年来，动叶可调机构被成功地采用，使得轴流风机在大型电站（80万千瓦以上）、大型隧道、矿井等通风、引风装置中获得日益广泛的应用。此外，轴流风机还广泛应用于厂房、建筑物的通风换气、空气调节、冷却塔通风、锅炉鼓风引风、化工、风洞风源等方面。
单级轴流通风机的全压效率可达90%以上，带有扩散筒的单级风机的静压效率可达到80%。一般轴流风机的压力系数较低，P<0.3。而流量系数Q=0.3～0.6。单级轴流风机的比转数sn=18～90（即100～500）。近年来，轴流风机逐渐向高压发展，例如日本某电站用的丹麦VARIAx型动叶可调轴流送风机，其全压已达到14210Pa，因此，许多大型离心风机有被轴流风机取代的趋势。 
优缺点
轴流式风机的优缺点： 轴流式风机的优点是体积很小，几乎和风道差不多大小。当轴流式风机的叶片角度可以调整时，风机效率随着负荷的增减，变化不大。 轴流式风机的缺点是风压较低，叶片角度可调式轴流风机构造较复杂，维护工作量较大，轴流式风机的最高效率较离心式风机略低。