漩涡风机工作原理

诱导风机的工作原理

2008-03-23 18:21:06| 分类： 环保废气 | 标签： |字号大中小 订阅

摘要 简要介绍了智能型诱导通风系统的基本原理、特性、以及设计中应考虑的因素，并结合工程实例介绍了其在地下汽车库中的应用。

关键词 地下汽车库 智能型诱导通风系统 换气次数 气流 主干线

1 引言

1.1 目前，随着我国汽车工业的飞速发展和国民汽车拥有量的大幅增长，汽车库尤其是地下汽车库也正在大量涌现，因此与之相应的汽车库通风换气问题也越来越受到人们的重视。就地下汽车库的通风设计而言，设计人员一方面需要选择合理的通风方式，使汽车库内产生的有害气体能及时排出，达到良好的通风换气效果；这是因为如果通风系统设计不良，挥发的油气容易聚集而引起火灾或爆炸，并且汽车产生的CO等废气也会影响库内人员的身体健康。另一方面，为避免过大的土方开挖费用，地下车库的层高一般都较低，层高的控制非常严格，要求通风设计人员采取措施，尽可能少的占用有效空间。

1.2 在《汽车库建筑设计规范》JGJ 100-98和《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97中规定地下汽车库的排风和排烟均按6/h-1计算，在以往的通风系统设计中，较常采用的通风方式为排风和排烟合用系统，一般是上下均设排风口，平时上下各排1/2风量。火灾时，将下排风口用防火阀或电动阀自动关闭，用上排风口作为排烟口实现排烟。下排风口的作用主要是排除含铅汽油产生的密度较大的含铅废气，但现在低标号的含铅汽油已被禁止使用，再加上汽车库层高一般较小，汽车运动产生的扰动使车库内有害气体分层的可能性较小，下排风已失去意义。这种合用排风系统存在着操作和管理不够灵活，单项式固定风管空气局部流动，容易出现死角等问题，尤其是这种系统占有较大的层高而增加土建投资。例如对于一个层高3.0m面积2000m2 的地下汽车库，6/h-1 的换气次数需36000m3/h的排风量，如管内风速按8m/s，主排风道的尺寸为2500*500（H）mm，所占高度为550mm。由于以上原因，另一种通风方式：诱导通风系统由于能较好的弥补以上不足而得到了越来越广泛的应用。

一. 引、送风机的结构： 引、送风机由吸入烟风道、进气室、扩压器、叶轮、主轴、动叶调节机构、传动组、自动控制机构等部分组成。 二. 引送风机的工作原理： 引送风机的工作原理是基于机翼型理论：当气体以一个攻角α进入叶轮，在翼背上产生一个升力，同时必定在翼腹上产生一个大小相等方向相反的作用力使气体排出叶轮呈螺旋形沿轴向向前运动。与此同时，风机进口处由于差压的作用，使气体不断地被吸入。 动叶可调轴流式风机，攻角越大，翼背的周界越大，则升力越大，风机的压差越大，风量则小。当攻角达到临界值时，气体将离开翼背的型线而发生涡流，此时风机压力大，幅度下降，产生失速现象。 三. 引、送风机动叶调节机构工作原理： 从液压调节机构来看，液压调节结构可分为两部分：一部分为控制头，它不随轴转动。另一部分为油缸及活塞，它们与叶轮一起旋转，但活塞没有轴向位移，叶片装在叶柄的外端。每个叶片用6个螺栓固定在叶柄上，叶柄由叶柄轴承支撑，平衡块与叶片成一定角装设，两者位移量不同，平衡块用于平衡离心力，使叶片在运转中成为可调。 液压调节机构的调节原理大致如下： 1. 当讯号从控制轴输入要求“+”向位移时分配器左移、压力油从进油管A经过通路2送到活塞左边的油缸，由于活塞无轴向位移，油缸左侧的油压就上升，使油缸向左移动，带动调节连杆偏移，使动叶片向“+”向位移。与此同时，调节杆（反馈杆）也随着油缸左移，而齿条将带动控制轴的扇齿轮反时针转动，但分配器带动的齿条却要求控制轴的扇齿做顺时针转动因而调节杆就起到“弹簧”的限位作用。当调节力大时，“弹簧”限不住位置，所以叶片仍向“+”向位移，即为叶片调节正终端位置，但由于“弹簧”的牵制作用，在一定时间后油缸的位移自动停止，由此可以避免叶片调节过大，防止小流量时风机进入失速区。 2. 当油缸左移，活塞右侧缸的体积变小，油压也就升高，使油从通路1经回油管B排出。

3. 同理，当讯号输入要求叶片“-”向移动时，分配器右移，压力油从油管A经通路1进到活塞右侧的油缸中，使油缸右移，最终使动叶片向“-”向位移。油缸左边的体积减小，油压就会升高，油从通路2经回油管B排出。整个调节过程正好与上述1、2过程相反。

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风机是依靠输入的机械能，提高气体压力从而引导气体流动的机械，它是一种从动的流体机械。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。

风机根据气流进入叶轮后的流动方向分为：轴流式风机、离心式风机和斜流(混流)式风机。

1.离心风机

气流进入旋转的叶片通道，在离心力作用下气体被压缩并沿着半径方向流动。

离心风机(图1)

离心风机是根据动能转换为势能的原理，利用高速旋转的叶轮将气体加速，然后减速、改变流向，使动能转换成势能(压力)。在单级离心风机中，气体从轴向进入叶轮，气体流经叶轮时改变成径向，然后进入扩压器。在扩压器中，气体改变了流动方向造成减速，这种减速作用将动能转换成压力能。压力增高主要发生在叶轮中，其次发生在扩压过程。在多级离心风机中，用回流器使气流进入下一叶轮，产生更高压力。

2.轴流风机

气流轴向进入风机叶轮后，在旋转叶片的流道中沿着轴线方向流动的风机。相对于离心风机，轴流风机具有流量大、体积小、压头低的特点，用于有灰尘和腐蚀性气体场合时需注意。 *******************************************************************************

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轴流风机(图2)

当叶轮旋转时，气体从进风口轴向进入叶轮，受到叶轮上叶片的推挤而使气体的能量升高，然后流入导叶。导叶将偏转气流变为轴向流动，同时将气体导入扩压管，进一步将气体动能转换为压力能，最后引入工作管路。

轴流式风机叶片的工作方式与飞机的机翼类似。但是，后者是将升力向上作用于机翼上并支撑飞机的重量，而轴流式风机则固定位置并使空气移动。

气流由集流器进入轴流风机，经前导叶获得预旋后，在叶轮动叶中获得能量，再经后导叶，将一部分偏转的气流动能转变为静压能，最后气体流经扩散筒，将一部分轴向气流的动能转变为静压能后输入到管路中。

1． 叶轮

叶轮与轴一起组成了通风机的回转部件，通常称为转子。叶轮是轴流式通风机对气体做功的唯一部件，叶轮旋转时叶片冲击气体，使空气获得一定的速度和风压。轴流风机的叶轮由轮毂和叶片组成，轮毂和叶片的连接一般为焊接结构。叶片有机翼型、圆弧板形等多种，叶片从根部到叶顶常是扭曲的，有的叶片与轮毂的连接为可调试，可以改变通风机的风量和风压。一般叶片数为4~8个，其极限范围则在2~50个之间。

2. 集风器和流线罩

集风器（吸风口）和流线罩两者组成光滑的渐缩形流道，其左右是将气体均匀的导入叶轮，减少入口风流的阻力损失。

3. 前后置导流器

前导流器的作用是使气流在入口出产生负旋转，以提高风机的全压；此外，前置导流器常做成可转动的，通过改变叶片的安装的角度可以改变风机的工况。

后导流器的作用是扭转从叶轮流出的旋转气流，使一部分偏转气流动能转变为静压能，同时可减少因气流旋转而引起的摩擦和漩涡损失动能。

4. 扩压器

在轴流风机的级的出口，气流轴向速度很大。扩散筒的作用是将一部分轴向气流动能转变为静压能，使风机流出的气体的静压能进一步提高，同时减少出口突然扩散损失。

轴流式风机的横截面一般为翼剖面。叶片可以固定位置，也可以围绕其纵轴旋转。叶片与气流的角度或者叶片间距可以不可调或可调。改变叶片角度或间距是轴流式风机的主要优势之一。小叶片间距角度产生较低的流量，而增加间距则可产生较高的流量。

先进的轴流式风机能够在风机运转时改变叶片间距（这与直升机旋翼颇为相似），从而相应地改变流量。这称为动叶可调(VP)轴流式风机。