軸流式通風機

通風機已有悠久的歷史，在國內外的得到了較快的發展，並取得了還多優秀的成果。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。

在當代經濟發展過程中，由於風機屬於在發電、化工等行業應用範圍較廣的通用機械，對國民經濟具有重大影響，發達國家以及包括我國在內的發展中國家對風機產品的製造都很重視。世界上比較大的風機製造國主要有日本、德國、義大利、瑞士、美國等。比較大的風機製造商主要有日本的日立製作所、荏原製作所、三菱重工業株式會社、川嶼重工業株式會社等；英國主要有詹姆斯·豪登公司；德國有德馬格德拉瓦透平機械公司和KKK公司；瑞士主要有蘇爾壽公司等。

軸流式通風機原理是依靠葉輪旋轉，葉片產生升力來輸送流體，把機械能轉化為流體能量。由於流體進入和離開葉輪都是軸向的，故稱為軸流式風機。軸流風機屬於高比轉數，其特點是流量大，風壓低。軸流式風機風壓一般在450Pa～4500Pa之間，主要用於礦井、隧道、船艦倉室的通風；紡織廠通風、工業作業場所的通風、降溫；化工氣體排送；熱電廠鍋爐的通風、引風；熱電站、冶金、化工等冷卻塔通風冷卻。

按所產生風壓的高低，有低壓軸流式通風機(表壓力低於0.49kPa)和高壓軸流式通風機(表壓力介於0.49～4.9kPa)兩種。其比轉數為100～300，一般在大風量、低風壓工況下運行時，性能穩定；當風量減小時，風壓易發生明顯變化，且使功率消耗增大。具有風量很大、體積小、效率高等優點；但風壓偏低，葉片易受磨損，致使其應用範圍受到一定的限制。

圖1是軸流通風機的典型結構簡圖。氣體從集流器進入。通過葉輪使氣流獲得能量，然後流入導葉，導葉將一部分偏轉的氣流動能變為靜壓能，最後，氣流通過擴散筒將一部分軸向氣流動能轉變為靜壓能，然後從擴散筒流出，輸入管路。

低壓軸流式通風機的壓力在490Pa以下，高壓軸流式通風機的壓力一般也在4900Pa以下，因此，相對於離心式通風機而言，軸流式通風機具有流量大、體積小，壓頭低的特點。

除上述的典型結構外，軸流通風機的型式和構造是多種多樣的，小的軸流風機，其葉輪直徑只有100多毫米，大的直徑可有20多米。目前最大的軸流通風機的流量可達1500萬m3/h。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°～45°，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。風機布置形式有立式、卧式和傾斜式三種。軸流通風機很多是電機直聯傳動的，也可通過其他裝置進行變速傳動。為了便於安裝和維護，軸流風機廣泛採用滾動軸承。

由於葉輪強度和雜訊等原因，軸流風機葉輪外徑的圓周速度一速高時，將產生比離心風機大的雜訊。

現代軸流通風機的動葉或導葉常做成可調節的，即其安裝角可調。這樣不僅大大擴大了運行工況範圍，而且顯著提高了變工況下的效率，因此，其使用範圍和經濟性均比離心式風機好。尤其是近年來，動葉可調機構被成功地採用，使得軸流風機在大型電站（80萬千瓦以上）、大型隧道、礦井等通風、引風裝置中獲得日益廣泛的應用。此外，軸流風機還廣泛應用於廠房、建築物的通風換氣、空氣調節、冷卻塔通風、鍋爐鼓風引風、化工、風洞風源等方面。

目前單級軸流通風機的全壓效率可達90%以上，帶有擴散筒的單級風機的靜壓效率可達到80%。一般軸流風機的壓力係數較低，P<0.3。而流量係數Q=0.3～0.6。單級軸流風機的比轉數sn=18～90（即100～500）。近年來，軸流風機逐漸向高壓發展，例如日本某電站用的丹麥VARIAx型動葉可調軸流送風機，其全壓已達到14210Pa，因此，許多大型離心風機有被軸流風機取代的趨勢。

軸流式風機的優缺點：軸流式風機的優點是體積很小，幾乎和風道差不多大小。當軸流式風機的葉片角度可以調整時，風機效率隨著負荷的增減，變化不大。軸流式風機的缺點是風壓較低，葉片角度可調式軸流風機構造較複雜，維護工作量較大，軸流式風機的最高效率較離心式風機略低。