luda
闭合冷却塔风扇
轴流风扇
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第1章概述
1.1风扇及其分类
通风机是输送气体的机器。
有许多机械可以用来输送气体，例如通风机、鼓风机及压气机等，通风机只是其中的一种。我们把通风机、鼓风机及压气机等这样的气体输送机械
统称为风机。从能量的观点看，风机是传递和转换能量的机械，从外部输入的机械能，在风
机中传递给气体，转化为气体的压力能，以克服流动阻力。
风机按工作原理可分为叶片式风机和容积式风机。叶片式风机又称为透平式风机，它具
有与轴一起回转的转子，而在转子上又有用来对气体做功的叶片。当原动机带动具有叶片的
转子回转时，原动机所输出的机械能通过叶片传递给气体，气体从中获得能量。叶片式风机
主要包括离心式风机、轴流式风机、混流式风机和横流式风机等。容积式风机则是利用风机
内的容积变化来对气体做功，它主要包括往复式风机和罗茨风机、螺杆风机、叶式风机和滑
片式风机等回转式风机。
风机可按所产生的风压高低分类，在标准进气状态下，风机的全压小于 15 kPa的称为通风机；风机的出口表压力在 1.5kPa～0.2 MPa之间的称为鼓风机；而风机的出口表压力大于 0.2 MPa为压缩机。通风机又可按所产生的风压大小分为：
1．低压离心通风机：在标准进气状态下，通风机的全压小于 1 kPa的离心通风机；2．中压离心通风机：在标准进气状态下，通风机的全压在 1 kPa～3 kPa之间的离心通
风机；
3．高压离心通风机：在标准进气状态下，通风机的全压介于 3 kPa～15 kPa之间的离心通风机；
4．低压轴流通风机：在标准进气状态下，通风机的全压小于 0.5 kPa的轴流通风机；5．高压轴流通风机：在标准进气状态下，通风机的全压介于 0.5 kPa～15 kPa之间的轴
流通风机。
通风机按气流在风机叶轮中的运动方向分为：
1．轴流式通风机：在轴向剖面上，气流在叶轮流道中沿大致平行于通风机旋转轴的方向流动；
2．离心式通风机：在轴向剖面上，气流在叶轮流道中沿大致垂直于通风机旋转轴的方向流动，也称为径流式通风机；
3．混流式通风机：它的情况介于前二者之间，其气体流动方向与通风机旋转轴成某一角度，也称斜流式通风机。
通风机也可按其使用用途分类，例如引风机、纺织风机、烧结风机、消防排烟风机、排
尘风机等。
根据通风机叶轮数目的不同，通风机又可分为单级（一个叶轮）及多级的（在同一转轴
上串联多个叶轮）。离心通风机多为单级的，而轴流通风机可为 1～4级。根据叶轮进气口数目的不同，通风机可分为单吸入或双吸入通风机。轴流通风机均为单
吸的，而离心通风机可为单吸或双吸的。
本书仅述及轴流式通风机的基本理论、设计、生产制造、使用和维护等方面的实用技术。
从通风机的发展历史上来看，轴流通风机比离心通风机发展的要晚些，但在十九世纪末
也已应用于工业。随着航空事业的发展，对机翼理论进行了大量的研究与试验工作，其研究
成果也大大地推动了轴流通风机设计的发展。例如，在英国根据孤立翼理论所设计的第一台
2
现代新型的轴流通风机于 1935年安装在斯坦德沃露·派克矿。在前苏联，K. A. 乌沙可夫于 1935年根据孤立翼理论研究出轴流通风机空气动力计算方法，并根据这种方法设计了新型的轴流通风机。
1.2 轴流式通风机的命名、型号与规格
轴流通风机的名称包括通风机的用途、作用原理和在管网中的作用等，可按照通风机产
品型号的编制方法命名。
轴流通风机的型号由型式和规格组成。型式又由通风机叶轮数代号、用途代号、叶轮轮
毂比、转子位置代号和通风机设计顺序号组成。
表 1-1 轴流通风机的型号组成型号 规格
□ □ □□ □ — □
通风机设计序号
通风机转子位置
叶轮轮毂比
通风机用途代号
通风机叶轮数代号
№ □
通风机机号
注：1.叶轮数代号，单叶轮可不表示，双叶轮用"2"表示。2.通风机用途代号，可按表 1-2的规定表示。3.叶轮轮毂比为叶轮轮毂的外径与叶轮外径的百分比，取两位整数。
4.转子位置代号，卧式用"A"表示（可省略），立式用"B"表示。5.设计序号用阿拉伯数字"1、2、……"等表示，供对该型产品有重大修改时用。若性能参数、外形尺寸、易损件没有改动时，不要使用设计序号。若产品的型式
中产生有重复代号或派生型时，则在设计序号前加注序号，采用罗马数字Ⅰ、Ⅱ
等表示。
6. 机号用叶轮外径的分米（dm）数表示。
表 1-2 通风机产品一般用途代号序
号用途类别
代号 序
号用途类别
代号
汉字 缩写 汉字 缩写
1 工业冷却水通风 冷却 L 21 烧结炉排送烟气 烧结 SJ2 微型电动吹风 电动 DD 22 一般通用空气输送 通用 T（省略）3 一般通用通风换气 通用 T（省略） 23 空气动力 动力 DL4 防爆气体通风换气 防爆 B 24 高炉鼓风 高炉 GL5 防腐气体通风换气 防腐 F 25 转炉鼓风 转炉 ZL6 船舶用通风换气 船通 CT 26 柴油机增压 增压 ZY7 纺织工业通风换气 纺织 FZ 27 煤气输送 煤气 MQ8 矿井主体通风 矿井 K 28 化工气体输送 化气 HQ9 矿井局部通风 矿局 KJ 29 石油炼厂气体输送 油气 YQ10 隧道通风换气 隧道 SD 30 天然气输送 天然气 TQ11 锅炉通风 锅通 G 31 降温凉风用 凉风 LF12 锅炉引风 锅引 Y 32 冷冻用 冷冻 LD
3
13 船舶锅炉通风 船锅 CG 33 空气调节用 空调 KT14 船舶锅炉引风 船引 CY 34 电影机械冷却烘干 影机 YJ15 工业炉用通风 工业 GY 35 陶瓷材料 陶瓷 TC16 排尘通风 排尘 C 36 玻璃钢 玻璃钢 BLG17 煤粉吹风 煤粉 M 37 塑料 塑料 SL18 谷物粉末输送 粉末 FM 38 橡胶衬里 橡胶 XJ19 热风吹吸 热风 R 39 电站锅炉冷、热一次 冷 LY20 高温气体输送 高温 W 风机 热 RY
注：若用途代号不够表达时，允许增添代号，但不得有重复代号出现。
轴流通风机的名称、型号表示举例见表 1-3。
表 1-3 轴流通风机命名表示举例序
号名称
型号说明
型式 规格
1
2
3
4
5
6
7
8
矿井轴流引风机
矿井轴流引风机
矿井轴流引风机
矿井轴流引风机
（通用）轴流通风机
（通用）轴流通风机
化工气体排送轴流通风机
冷却轴流通风机
K70
2K70
2K70Ⅰ
2K70—1
T30
T30B
HQ30
L30B
№18
№18
№18
№18
№8
№8
№8
№80
矿井主通风机引风用，轮毂比为 0.7，机号为 18，即
叶轮直径为 1 800 mm。
两级叶轮结构，其他参数同第 1条。
该型产品的派生型（如有反风装置），用Ⅰ代号区分，
其他参数同第 2条。
对原 2K70型产品有重大修改，为便于区别，用"—1"
设计序号表示，其他参数同第 2条。
一般通风换气用，轮毂比为 0.3，机号为 8，即叶轮直
径为 800 mm。
该产品转子为立式结构，其他参数与第 5条相同。
该型产品用在化工气体排送，其他参数与第 5条相同。
工业用水冷却用，轮毂比为 0.3，转子为立式结构，
机号为 80，即叶轮直径为 8 000 mm。
1.3 轴流式通风机的工作原理
轴流通风机的工作原理是指空气经过轴流通风机时之所以能获得能量的基本道理。
为了弄清通风机的工作原理，首先要了解相对运动原理，即在下述的两种相对运动情况
下，气体作用在物体上的力是完全一样的：
1．远离物体的流体静止不动，而物体以速度 w在流体中运动；2．物体静止不动，而流体绕物体流过，离物体很远地方的流体速度为（-w）。概括起来，流体与物体之间有了相对运动以后，流体才会对物体有作用力，而该作用力
并不决定于流体或物体的绝对速度，而决定于两者之间的相对速度。例如，无论是在有风的
天气，人静止不动用手拉着风筝，由风来吹动风筝；或者在没风的天气，人拉着风筝在静止
气流中运动，气流都会有作用力作用到风筝上，并使风筝上升。如果，风速或人拉风筝跑的
速度大小相等，方向相反，则气流对风筝的作用力是相等的。
为了便于说明轴流通风机的工作原理，从轴流通风机转子中取出一个叶片，如图 1-1 所示。叶片用拉杆固定于转轴 O——a上，拉杆固连在垂直于该轴的 O——r方向上。当转轴
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旋转时，带动了叶片在垂直于该轴的平面内转动。当转轴由原动机带动旋转以后，叶片与空
气之间有了相对运动，气流对叶片就会有作用力作用于叶片的质心 C点上。假设作用力的
合力用 R 表示，合力 R 可分解为叶片旋转的切向及轴向两个分力 uR
及 aR
，前者称之
为回转阻力，而后者称之为升力。单位时间内原动机通过轴加到叶片上的功为回转阻力与叶
片质心半径 cr 和旋转角速度ω的乘积，即 curR 。在没有任何损失的条件下，叶片就把这
部分功全部传给气体，气体从中获得了能量，当它所获得的能量足以克服外界阻力时，它就
会离开叶片顺着轴沿着 aR
的方向流动，而 aR
为叶片对气流的作用力在轴向的分力。
由于气体沿 aR
方向的流动，导致叶片入口处变为负压，叶片前面与叶片入口形成了压差，
于是叶片前面的空气就会流向叶片。当这部分新流来的空气从叶片获得能量以后，还会从叶
片间的流道（叶道）流出去。所以，只要原动机带动通风机的转轴及叶片连续不断地运转，
通风机就会连续不断地向外界输送气体。
图 1-1 气流对叶片的作用力
从图 1-1可见，气体对于叶片作用力的合力 R 及引力 aR
的指向是从叶片的迎风面指
向背风面。叶片对气流作用力的合力 R 及其轴向分力 aR
是从叶片的背风面指向迎风
面，则气流在通风机中的运动方向是 aR
的方向。在正常运转情况下，叶片回转时是凹面
（翼型下表面）迎风，凸面（翼型上表面）背风。我们可以根据凹面迎风，凸面背风的原则，
来确定轴流通风机的正常运转方向，根据 aR
的方向来确定气流的运动方向。
1.4 轴流式通风机的结构型式及主要零、部件
图 1-2 为一典型的单级轴流通风机结构示意图。轴流通风机主要由集流器 1、流线罩 2、前导流器（P）3、叶轮（R）4、后导流器（S）5、机壳 6和扩散器所组成。由前导流器、叶轮及后导流器组成轴流通风机一个完整的级。
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气体沿轴向流入通风机，风机入口设有集流器 1和流线罩 2，两者组成了光滑的渐缩形流道，使气体在保证入口压力损失很小的情况下得到加速，以便在风机入口建立起均匀的速
度场和压力场。
图 1-2 轴流通风机结构示意图1—集流器 2—流线罩 3—前导流器（P） 4—叶轮（R） 5—后导流器（S） 6—机壳
通风机叶轮 4装在圆形机壳内，可与电动机轴直联，也可用电动机通过皮带来驱动。叶轮的叶片有机翼型、圆弧板型等多种，叶片从根部到叶顶常是扭曲的，有些叶片的安装角是
可以调整的，调整叶片安装角能改变通风机的风量和风压。叶片是通风机内向气流传递能量
的唯一部件，并与轴一起组成了通风机的回转部件，通常称之为转子。
前导流器 3的作用是使气流在叶轮入口产生负旋绕，以提高风机全压；此外，前导流器的叶片常做成可绕自己轴线转动的，通过改变叶片安装角度可以改变通风机的工况。离开叶
轮的气流，一般具有旋绕速度及与之相应的旋绕动能，该项动能永远消耗到摩擦损失和构成
旋涡上。为了充分利用叶轮后的这部分动能，可在叶轮后面设置后导流器 5。当然，设计中是否设置前导流器和后导流器，需要通过后面章节中述及的技术经济比较分析，根据合理的
通风机级型式来决定。
在通风机级的出口，气流的轴向速度相当大。为了利用这部分动能，可在通风机级后面
安装扩散器，使一部分动能在扩散器流道中转变为静压能，以提高通风机的静压和静压效率，
同时减少了扩散器出口的突然扩散损失。
1.5 轴流通风机的用途
通风机在国民经济的各个部门获得极其广泛的使用。所以，通常将其列入通用机械范畴。
近年来，随着我国经济建设的不断发展，促进了通风机的飞速发展，无论在数量还是品
种上都有很大增长。目前我国对于各种不同用途的通风机，基本上都有系列产品，以供用户
选用。
通风机不仅种类繁多，而且尺寸相差也很悬殊。大的叶轮直径可达 20米（如大型冷却塔轴流通风机），小的叶轮直径只有几十毫米（如微型通风机）。这里仅就应用得比较广泛的
轴流通风机略述如下。
1．通风换气用轴流通风机：这种通风机主要是供给工厂，医院及其它建筑物作为通风
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换气之用，例如 T35型轴流通风机，其要求压力不高，但噪声要低。这种通风机若将机壳去掉，可作自由风扇用。也可在较长的排气管道内间隔串联安装，以提高管道中的风压。
2．矿井主通风机：用来往井下输送新鲜空气。例如，2K60 系列矿井轴流通风机[1]、上海鼓风机厂生产的 GAF（GZ）系列矿井节能改造型轴流通风机、KZS 系列矿井轴流通风机以及沈阳鼓风机厂生产的 2K56系列轴流通风机。设计这种通风机时，要使其具有优良的调节性能及反风性能。
3．矿井局部通风机：用于矿井工作面的通风。例如，BKJ66—1型矿井低噪声局部轴流通风机，适用于矿井局部通风及其它工业部门输送含有瓦斯粉尘或其它无腐蚀气体，DSFA、JZD型低噪声、高效率对旋局部轴流通风机，YBT 型煤矿局部轴流通风机等。对于这种通风机的要求是体积小、重量轻、便于搬运，多采用防爆型轴流通风机。
4．纺织轴流通风机：用于纺织厂空调通风，亦可用于其它无腐蚀气体的通风换气场合。例如，FZ40—11型和 FZ40—12型纺织轴流通风机，这种风机的叶轮为机翼型高强度铸铝叶片，其叶片角度可根据用户需要进行调节。江阴市宏达风机公司生产的用于纺织空调系统的
JYPW—1型喷雾轴流通风机，兼有送风与加湿功能，效率高、噪声低、雾化性能好，可用于纺织空调室和其它空调场合的加湿送风。
5．消防排烟轴流通风机：在高层建筑物中必须设有安全可靠的防烟、排烟系统和设施，而消防排烟轴流通风机是高层建筑物消防排烟系统的重要设备。例如，JYXF系列[2]和 HTF系列消防排烟轴流通风机。对于这种通风机的要求是能在输送烟气介质温度为 280℃时，连续运行 30分钟以上不损坏。
6．地铁、隧道轴流通风机：是为适应地铁、隧道等工程通风换气与事故排烟所需而设计制造的通风设备，输送介质为空气及其它无腐蚀气体。例如，江阴市宏达风机公司生产的
DT—1和 DTS—1系列轴流通风机[3]。这种通风机也可用于高层民用建筑、矿山、纺织等通风换气和消防排烟工程。这种通风机的叶轮为机翼型高强度铸铝叶片，其叶片角度可根据用
户需要进行调节；风机配置防喘振装置，可有效增大风机运行范围；具有良好的反风性能及
满足消防排烟的要求。
7．冷却塔轴流通风机：用于冷却塔通风。由于冷却塔内空气湿度大，对金属腐蚀性强，选用材料时要注意耐腐蚀，例如可选用玻璃钢叶片。L30Ⅱ—1轴流通风机系冷却塔专用通风机主要用于电站、制氧站及各种冷却塔抽风。
8．大型电站用轴流通风机：对于大型电站，其送风机和引风机常采用动叶可调轴流通风机，其特点是由液压系统控制调节叶轮叶片角度，使通风机特性经济地与运行工况相适应。
9．屋顶轴流通风机：屋顶轴流通风机主要用于各种建筑物的室内通风换气，根据使用场合不同，有防爆、耐温、耐湿、耐磨、消防、防腐等方面的专用产品，宜用于中低压、大
流量的使用场地，例如 DWT—1型屋顶轴流通风机。其它诸如高温轴流通风机、降温轴流通风机、微型电动吹风机等等，不一一赘述。