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风机的定义 |
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风机是一种装有一个或多个叶片的通过轴旋转推动气流的机械。叶片将施加于轴上旋转的机械能，转变为推动气体流动的压力，从而实现气体的流动。
美国机械工程师协会的实验标准将风机限定于“气流从进风口到出风口的过程中，气体密度的增加不超过7%,这大约是在标准的状况下增压7620Pa，其增压大于7%时则划为空气压缩机。”
用于供热、通风、空调的风机，即使是在高速、高压系统，通常的压力也不会超过2500-3000Pa.
风机主要由三部分组成：叶轮（也称涡轮、风轮、转子）、驱动部分（电机、传动件）、壳体（也称蜗壳、风桶）。
要想准确的预测风机运行情况，设计者应知道
1.风机如何进行测试和评估？
2.风管系统对风机的影响。
3.工作的环境情况。
不同种类的风机、甚至不同厂家生产的风类型机，其性能、体积及对系统的影响均不相同。
通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。
通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。
通风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。
通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。按气体流动的方向，通风机可分为离心式、轴流式、斜流式和横流式等类型。
离心通风机工作时，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，故又称径流通风机。
离心通风机主要由叶轮和机壳组成，小型通风机的叶轮直接装在电动机上中、大型通风机通过联轴器或皮带轮与电动机联接。离心通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，又称为双吸式离心通风机。
叶轮是通风机的主要部件，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通风机平稳地转动。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最大，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，所需叶轮直径最大，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。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。 |
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风机左,右旋定义
在原动机（驱动风机：如电机）一端看风机旋向顺时针旋转为右旋风机，逆时针旋转为左旋风机。
出风口角度就是风机的角度。如4-72左旋90度。就像右边的小图中就是90度安装的风机。左边图的大风机是Y4-73型右旋0度安装，小风机是9-19型左旋90度安装。
按风机的用途可以分为工业风机和商用风机
商用风机则以经济为出发点，整体使用寿命及安全系数较低，一般只能使用在较无重大影响之一般通风。
相比之下工业风机其设计采用的安全系数较高，结构等级要求，料件材质尺寸，厚度，使用寿命等都要比商用风机大得很多，也因此产业及制程等，皆采用工业风机之设计基础，以防止因为风机故障而造成的重大损失
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风 机 选 择 |
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选择风机正确是保证通风系统正常、经济运行的一个重要条件。所谓正确选择，主要是指根据被输送气体的性质和用途不同用途的风机选择；选择的风机要满足系统所需要的风量，同时风压要能克服系统的阻力，而且在效率最高或经济使用范围内工作。具体选择方法和步骤如下：
1．根据被输送气体的性质，选用不同用途的风机。例如，输送清洁空气，或含尘气体流经时已经过净化，含尘浓度不超过150mg／m3时，可选择一般通风换气用的；输送腐蚀性气体，要选用防腐风机；输送易燃、易爆气体或含尘气体时，要选用防爆或排尘风机。但在选择具体的风机型号和规格时，还必须根据某种类型产品样本上的性能表或特性曲线图才能确定。
2．考虑到管道系统可能漏风，有些阻力计算不大准确，为了运行可靠，选用的风量和风压应大于通风除尘系统的计算风量和风压，即
风量： L′＝KLL (1)
风压： H′=KHH (2)
式中 L′、H′——选择用的风量、风压；
L、H——通风除尘系统的计算风量、风压；
KL——风量附加系数，除尘系统KL=1．1～1．15；
KH——风压附加系数，除尘系统KH=1．15～1．2。
3．根据选用的风量L′风压H′，在风机产品样本上选定风机的类型，确定风机的机号、转速和电动机功率。为了便于接管和安装，还要选择合适的风机出口位置和传动方式。所选择风机的工作点应在经济范围内，最好处于最高效率点的右侧。
4．风机样本上给出的是风机在标准状态(大气压力为1．013×105 Pa、温度为20℃、相对湿度为50％)下的性能参数，如实际运行状态不是标准状态，风机实际的性能就会变化(风量除外)。因此，选择风机时应把实际运行状态下的参数换算为标准状态下的参数，换算的关系如下：
Pa (3)
kW (4)
式中 Hb、Nb、ρb、pb、tb——风机在标准状态(或规定状态)下的风压、功率、空气密度、气体压力和温度，即风机样本上所列的数据；
H′、N′、ρ、p、t——风机在使用工况下的风压、功率、空气密度、气体压力和温度。
在风机样本上，有的锅炉引风机的性能参数是按气体温度为200℃或240℃得出的，在换算时应将式(3)、(4)中的tb用200℃或240℃代入。
5．除非选择任何一台风机都不能满足要求，或在使用时要求风机的风压和风量有大幅度变动，否则应尽量避免把两台或数台风机并联或串联使用。因两台或数台风机联合工作时，每台风机所起的作用都要比其单独使用时差。
6．近年来由于我国对风机的结构不断改进，使风机的效率不断提高，噪声不断降低，一些新型风机正在逐步取代一些老风机。为了节约能源和减小噪声危害，在满足所需风量和风压的前提下，应尽可能选用效率高、噪声低的新型风机。例如选用新型的9—19型和9—26型风机，而不要选用被淘汰的8—18型和9—27型风机。 |
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风机的一般知识
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1.流量
风机的流量是指在单位时间内流过风机的气体容积。单位有m3/h
、m3/min 、m3/s 。在国内通风机习惯上用m3/h，而鼓风机习惯上用m3/min
，但在通风机的设计和性能计算中大多用m3/s。
必须注意的是，通风机的容积流量是特指通风机“进口处”的容积流量，因为通风机在各通流截面上的压力不同，流过各通流截面的容积流量也会随之不同。
2.全压
通风机的全压定义为通风机出口截面上的总压与进口截面上的总压之差。
气流在某一点或某一截面上的全压等于该点或该截面上的动压与静压之和。
3.动压
通风机的动压定义为：通风机出口截面上气体的动能所表征的压力。或：动压是将气体从零速度加速至某一速度所需的压力。
动压与气流的动能成正比.
动压只作用于气流方向，并且永远是正值.
Pd＝0.5×ρV%*p2%*p%*b
式中Pd＝动压 Pa
ρ＝气体密度 kg/m%*p3%*p%*b
V=速度 m/s.
4.静压
通风机的静压定义为通风机的全压减去通风机的动压。实际上静压是气流中某一点的或充满气体的空间某点的绝对压力与大气压力之压力差，该点的压力高于大气压力时为正值，低于时则为负值。
静压能作用于气体的各个方向，与速度无关，是气体中的潜能的量度。
Ps＝P%*p%*pt%*b-Pd
式中Ps＝静压 Pa
Pt＝全压 Pa
Pd＝动压 Pa
5.转速
通风机的转速是指风机叶轮单位时间内的旋转速度，一般称为角速度，习惯上用n表示，以每分钟的旋转数为单位（r/min)。
6.轴功率
通风机的轴功率是指风机实际需要的功率。它包括风机的内功率和轴承及传动装置的机械损失。
轴功率也被称为通风机的输入功率，实际上是电机的输出功率。
7.通风机的效率
（1）通风机的全压内效率η%*p%*pin%*b
通风机的全压内效率η%*p%*pin%*b等于通风机全压有效功率与内部功率的比值。
（2）通风机的静压内效率η%*p%*ps.in%*b
通风机的静压内效率η%*p%*ps.in%*b等
于通风机静压有效功率与内部功率的比值。
通风机的全压内效率和通风机的静压内效率是表征风机气动性能的重要参数。
（3）通风机全压效率η%*p%*ptf%*b
通风机全压效率η%*p%*ptf%*b等于通风机全压有效功率与轴功率的比值。
（4）通风机静压效率η%*p%*psf%*b
通风机静压效率η%*p%*psf%*b等于通风机静压有效功率与轴功率的比值。
8.封闭静压（BTSP)
通风机封闭静压是指通风机出口完全封闭而无气体运动时的静压。
9.通风机全敞口气体流量（WOCMS)
通风机全敞口气体流量亦称作开敞CMS（WOCMS)，即风机
全敞口运行时的流量。此时风机静压为零。
10.应用范围
由风机制造商决定的，在风机运行时所获得满意效果的风机运行流量和压力范围。
典型的风机应用范围：
前弯离心风机：30%-80% WOCMS
后弯离心风机：40%-85% WOCMS
径向离心风机：35%-80% WOCMS |
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风机的选择 |
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1）根据输送气体性质、系统的风量和阻力确定风机的类型。例如输送清洁空气，选用一般的风机；输送有爆炸危险的气体或粉尘，选用防爆风机
2）考虑到风管、设备的漏风及阻力计算的不精确，应按下式的风量、风压选择风机：Pf·Kp·ΔP Pa
Lf=KL·L m3/h 式中 Pf——风机的风压，Pa； Lf——风机的风量，m3/h；
Kp——风压附加系数，一般的送排风系统Kp=1.1～1.15；除尘系统Kp=1.15～1.20；
KL——风量附加系数，一般的送排风系统KL=1.1；除尘系统KL=1.1～1.15；ΔP——系统的总阻力，Pa； L——系统的总风量，m3/h.
（3）当风机在非标准状态下工作时，应按下列公式对风机性能进行换算，再以此参数从样本上选择风机式中 Lf——标准状态下风机风量，m3/h； ——非标准状态下风机风量，m3/h； Pf——标准状态下风机的风压，Pa； ——非标准状态下风机风压，Pa； ——非标准状态下空气的密度，kg/m3。空气状态变化时，实际所需的电动机功率会有所变化，应进行验算，检查样本上配用的电动机功率是否满足要求。
风机性能也可用无因次的流量系数, 压力系数和功率系数来表示。这些无因次性能参数(也称无因次系数)的换算公式是由相似理论推导出来的。同一类型的风机相似(包括几何相似, 运动相似和动力相似), 因此, 同一类型风机的无因次性能参数相等。即
式中 α、β、γ——分别为流量系数、压力系数、功率系数，无因次；
ρ——空气密度，kg/m3；
D——风机的叶轮外径，m；
U——叶轮周边切线速度，m/s；
H——风机的风压，Pa；
Q——风机的风量，m3/s。
根据相似理论及上式无因次系数式，可得同类型风机性能的换算关系式为:
Q/Q' = ( D/D')3(n/n')
H/H' = (ρ/ρ')( D/D')2(n/n')2 （7-2-4）
N/N' = (ρ/ρ')( D /D ')5(n/n')3
式中 Q、Q'——分别为所要换算的两台风机的风量，m3/s；
H、H'——分别为所要换算的两台风机的风压，Pa；
N、N'——分别为所要换算的两台风机的功率，kw；
D、D'——分别为所要换算的两台风机的叶轮直经，m；
n、n'——分别为所要换算的两台风机的转速，转/分；
ρ、ρ'——分别为所要换算的两台风机工作的空气密度，kg/m3。
上式可用于同类型风机中任意两台风机之间的性能参数换算，也可用于同台风机不同转速, 不同空气密度条件下的性能变化的分析。
测定风机特性的目的是，综合运用风压参数和风机电机电量参数的测定方法与技术，测试通风机空气动力性能，绘制风机运行特性曲线并进行分析，以评定通风除尘系统的运行状态是否满足通风要求。
①风流参数测定：包括风机风量、风压测定。要求掌握风机空气动力性能测定系统的试验方法及规范，掌握压力计的零点调定，工作原理，测定操作，压力挽算。
②风机电机电量参数：包括电机功率、电流、电压和转数。要求掌握转数、功率、电流、电压的测量方法及仪器操作 |
离心风机
屋顶风机
混流风机
斜流风机
通风柜风机
高温风机 |
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