你有没有想过,那些在工厂、矿井、甚至你家中的通风系统中默默工作的家伙,其实背后藏着不少学问?今天,咱们就来聊聊离心风机,这种看似普通却用途广泛的机械。

话说在1862年,英国的圭贝尔发明了离心风机,那时的叶轮和机壳还是同心圆型的,机壳用砖制,木制叶轮采用后向直叶片,效率只有40%左右,主要用于矿山通风。不过,时间是最好的老师,到了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风机,结构已经比较完善了。再往后,到了1892年,法国研制成横流风机;1898年,爱尔兰人设计出前向叶片的西罗柯式离心风机,并为各国所广泛采用。19世纪,轴流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风机;旋轴流风机、子午加速轴流风机、斜流风机和横流风机;2002年,中国的防爆离心风机,在化工,石油,机械等领域广泛被采用,长林东防爆离心风机也得到了发展。

离心风机主要由叶轮、机壳、集流器、电机和传动件组成。叶轮是风机的心脏,由叶片、前盘、后盘和轮毂组成。叶片的型式根据其出口方向和叶轮旋转方向之间的关系可分为后向式、径向式、前向式三种。后向式叶片的弯曲方向与气体的自然运动轨迹完全一致,因此气体与叶片之间的撞击少,能量损失和噪音都小,效率也就高。前向式叶片的弯曲方向与气体的运动轨迹相反,气体被强行改变方向,因此它的噪音和能量损失都较大,效率较低。径向式叶片的特点介于后向式和前向式之间。
机壳是风机的另一个重要部件,它负责收集叶轮甩出的气体,并将其导向出口。集流器则用于收集和引导气流,提高风机的效率。电机是风机的动力来源,它通过传动件(如主轴、带轮、轴承、三角带等)带动叶轮旋转。

离心风机在工业中的应用非常广泛,几乎涵盖了所有的工业部门。在冶金、化工、化肥、石化等行业,离心风机被用于输送各种高温、高压、腐蚀性气体。在食品、建材、石油等行业,离心风机则被用于输送清洁、无腐蚀性的气体。
在矿井中,离心风机更是扮演着重要的角色。矿井通风系统就像矿井的肺,呼进清新空气,排出危险气体。当需要应对更高静压、复杂气流的时候,离心风机就成了当之无愧的顶梁柱。在长壁工作面采矿前,会先钻设通风立井,负责抽出采空区上方的甲烷气体。这时候,风机的压力大小,取决于甲烷浓度、立井直径、深度,以及通过巷道的摩擦阻力。在矿井上方打排瓦斯孔,也是促进甲烷流动的重要手段,配合风机使用,效率更高。在工作面辅助风机,主要用来增强气流速度,同时分离空气中的微粒,保障呼吸安全。离心风机优势在于:噪音低、抗磨性好。
在选煤厂,离心风机被用于干燥煤炭。风机要能承受高温高压,还要防腐防尘。这时候,结构粗犷、材料耐用的离心风机是首选。在煤粉燃烧系统中,离心风机也是主力军。虽然这种风机容易磨损、维护成本高,但通过加装陶瓷片、防腐层等方式,现在很多风机已经大大延长了使用寿命。
随着科技的进步,离心风机也在不断进行技术革新。比如,工业风扇服务有限公司开发的碳纤维增强聚合物(CFRP)叶轮,就大大提高了离心风机的使用寿命。与现有的高强度材料相比,这些叶轮具有更高的强度。该公司报告称,CFRP叶轮的引入大大延长了使用寿命,特别是对于涉及高应力和循环操作的应用至关重要。传统的高强度钢叶轮需要每6个月检查一次,特别是在玻璃钢化风扇等要求苛刻的应用中。相比之下,CFRP叶轮消除了这些频繁检查的需要,减少了维护停机时间和操作中断。除了高强度外,CFRP叶轮还具有耐腐蚀性,使其成为恶劣环境中使用的理想选择。此外,它们的成本比石化和制药行业所需的更奇特的材料更有利。