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国内外风机发展史

国内外风机发展史 2011年12月25日 来源： 风机是造风、送风的机械设备。风有自然风和人造风之别。风的能量和它的威力都很大。 大风,可以将树连根拔起，大风在几秒钟内制造的功率，可达到几百万千瓦之多。1978年4月10日，在中国新疆哈密西部的红柳车站，一阵大风使三节重4．4万公斤的货车，在一声巨响中，玩具似的翻滚下了路基。至于沿海地区年年发生的台风，它的威力和给人们造成的伤害就更大了。自然风是 大气层中空气对流的一种现象，由于空气的温度和密度发生了变化，而产生压力差，即是压力高的空气向低压力区域流动而来的。风含有的能量，叫做“风能”。风能和天然气、石油、煤炭、水力、海洋能、太阳能、地热一样，也是能源中的一种。计算风能大小的标杆是“风压”，风压的大小与风速的平方成正比，风速大，风压亦大，风速小，风压亦小。英国人蒲福于1905年，以风速的大小做标准，把“风”分成以0～12级的13个等级，称为“蒲福风级”，每个风级取有名字从低到高，即：静风、软风、轻风、微风、和风、劲风、强风、大风、烈风、狂风、暴风、飓风。该风力等级很方便人们识别风的大小，静风的风速低于0．2m/s，飓风的风速在32．7～36．9m/s，这级风有着非常大的摧毁力。1946年以来，风力等级又增加到18个等级、从13～17级的风速是可以用仪器测量。17级的风速为36.1～61.2m/s。对于风机来说，只要测出它的风速是多少，就可计算这个风机能造出几级风了。一般三级自然风就可推动风车发出电来。科学家预测了一个数字：地球表面上所接受的太阳能中大约有1.5%～2.5％变成为大气层中的风力，在整个大气层中的总风力约为3亿亿kw，即全年大约有26万亿亿kw·h的能量。可以用来发电的风能又至少有10～100亿kw之多，比全世界可利用的水力发电资源还要大出4倍；全世界每年燃烧煤所获得的能量，也只有风力在年内所提供能量的三千分之一。那么，人造风的能力又如何呢 ?这就是本文要谈的中心内容。至于造风的风机又是怎样产出和发展的呢?下面就来追踪溯源。在商代、西周之前，我国人民就发明了一种强制送风的工具，名叫风箱，主要用于冶铸业。4800年以前，我国就能制造青铜器 —— 铜刀；商代早期的铜爵，有的壁厚仅2mm；商代中期已使用锡青铜和铅青铜两种合金,能铸造重80kg的大鼎.商代后期，青铜冶铸业臻于鼎盛.我国早在春秋时代就已发明了铸铁技术。公元前14至前11世纪的殷代时期，已开始运用了退火处理的热处理技术。在商代中朝，公元前14世纪，我国用陨铁制造武器，已采用了加热锻造工艺，所有这些工艺技术的发明、创造和用之于生产，都和送风工具风箱分不开的。洛阳出土的西周铸炉壁残块上已发现有通风口，依时代不同，风箱的部件结构也不尽相同。早期是用牛皮或马皮制成的一种皮囊，古时称之为橐。外接风管，利用皮囊的胀缩来实现鼓风。最初是单囊作业，在山东滕县出土的汉代冶铁画像中可看出它的操作情形。在战国时期或者更早些时，我国出现了多橐并联或串联的装置，汉代称之为“排橐”。北宁时期又发明了木风扇。从元代王祯于1313年所著《农书》中的卧式水排图和《熬波图》来看，它的外形好像一个木箱，是利甩箱盖启闭来实现鼓风的。明代宋应星的科技名著《天工开物》中记载有木风箱，它是古老的活塞式鼓风机，一直沿用至今，可称之为现代往复式压缩机的鼻祖。木风箱两端各设有一个进风口，口上设有活瓣。箱侧设有一风道，风道侧端各设一个出风口，口上亦装有活瓣。通过伸出箱外的杆，驱动活塞往复运动，促使活瓣一启一闭，以达到鼓风的目的。木风箱的动力有人力和水力等。“水排”是古代以水力推动的冶铸鼓风装置。相传是东汉(公元25～221年)初年南阳太守杜诗所发明的。在他之前，像冶铸炉鼓风的动力主要是人力和畜力。水排工作部件随着时代的不同经历了皮囊、木风扇、木风箱阶段。元代水排分卧轮式和主轮式两种，是依靠连把旋转运动变成直线往复运动的一种机器。欧洲水力鼓风机大约发明于12世纪，对14世纪欧洲生铁的出现起到了促进作用. 中国发明的简单的木制砻谷风车，在南方沿用至今。它有一个等宽像现代多叶离心通风机机壳那样的木板风箱，上面有可放进谷子的方形口，左水平前面有方口，木轮子置于风箱中，轮子木轴伸出，装有摇把，靠摇把下侧设有斜口，轮子前后与风箱均有空隙可进空气。当手摇动轮子时，将谷子由上口倒进，由于轮子对由轮子与风箱之空隙进去的空气做功，提高了气体压力，将谷壳和稻草末由前方口吹送出去，谷子因为比重大，就由左下侧斜口流到谷袋里。这种木质砻谷风车也就是现代离心通风机、鼓风机和压缩机的鼻祖。还有，螺旋桨式风车在我国古代也早有创造和应用，它又是轴流式风机的鼻祖。欧洲工业革命时期，蒸汽机车的出现，钢铁工业、煤炭工业的突飞猛进，通风机、鼓风机、压缩机也就随波逐流地发展起来了。有的国家的风机产品随着钢铁产量的起落而起落；有的国家的风机产品则又随着石油、石油化工产品的产量的升降而升降。1862年，英国圭贝尔发明了离心通风机，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,效率为40％左右，主要用于矿山通风。1880年，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，结构比较完善。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，但压力仅为100～300Pa，效率仅为15%～25％。这种通风机，直到20世纪40年代以后才得到较快的发展。1935年，德国首先采 用轴流等压通风机作为锅炉通风机和引风机。 1948年,丹麦制成运行中动叶可调的轴流通风机。对旋轴流通风机、子午加速轴流通风机、斜流通风机和横流通风机也都获得发展。离心式压缩机是在离心通风机的基础上发展起来的，20世纪出现了压力比为4.5的离心压缩机。50年代开始，离心压缩机制造业在欧美的工业发达国家得到发展。1963年，美国生产出第一台合成氨厂用的14.7MPa高压离心压缩机，采用筒型机壳代替水平剖分型机壳，又称筒型压缩机，它能承受10MPa以上的压力。70年代，美国、意大利和德国先后制成60～70MPa高压筒型压缩机，筒体壁厚280mm。80年代初排气压力已达80MPa。离心压缩机的转速一般为每分钟几千转以上，有的已达到25000转以上。所需功率可达几万千瓦，流量已达10000m 3 /min。离心压缩机的常规叶轮是以一维流动理论为基础设计的，60年代开始应用三维流动理论设计空间扭曲叶片，以改善叶轮级的性能。轴流压缩机也是在欧洲首先出现的。19世纪末，英国人帕森斯让多级反动式汽轮机反向旋转，作为试验用轴流压缩，但由于效率很低而不能实用。20世纪初，英国制造出第一台轴流压缩机，效率仍不高。一直到30年代，由于航空事业的发展，开展了对轴流压缩机气体动力学理论研究和试验研究，效率才有显著提高。亚音速级(气流速度低于声速)中压力比不大，一般不超过1．3。为了提高级的压力比和增大流量，人们研究跨声速和超声速压缩机，并已广泛应用于喷气发动机等设备。(end)

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