通风机的选择与应用

一、通风机的分类

通风机按其工作原理及结构形式可以分为两类：轴流式通风机和离心式通风机。

1.轴流式通风机

所谓轴流式通风机就是空气的进出口的流动方向与轴线平行，其特点是风量大，风压小，根据结构形式，它又可分为螺旋桨式、圆筒式和导叶式三种。

① 螺旋桨式风扇。普通的电风扇或排风扇均属这种类型，一般都作流动空气用，也有作为散热器的冷却风扇用的。

② 圆筒式轴流通风机。FZJ系列、DZJ系列均属此类，如图1所示。其特点是螺旋桨形叶轮的外面围有圆筒，其叶尖漏损小，效率比前一种高。

❖

图1

③ 导叶式轴流通风机。其结构与圆筒式相同，仅在出口或进口处加装导风叶，用以引导气流，减少涡流损失。此种风机效率高，静压效率一般可达95%。

2.离心式通风机

离心式通风机由螺壳（包括空气的入口和出口）、转动的叶轮及外部的驱动电机等三个主要部件组成，如图2所示（不包括电机）。空气从轴向进入，然后转 °90，在叶轮内作径向流动，并在叶轮外周压缩，再经螺壳由出风口排出。叶轮由很多叶片组成，其风压由离心力产生。这类通风机的特点是风压高、风量小，常用于阻力较大的发热元件或机柜的通风冷却。

❖

图2

离心式通风机叶轮形状，可分为前弯式、径向式和后弯式三种，如图3所示。

❖

图3

在叶轮速度和直径相同的条件下，前弯式叶片产生的压力最大，后弯式叶片产生的压力最小。当通风机尺寸受限制时，应采用前弯式叶片的通风机，但其工作稳定性较差。径向式通风机介于这两种通风机之间，其机械强度比前两种好。径向式和前弯式最适用于电子设备的冷却。在给定转速和尺寸的条件下，前弯式通风机冷却效果最好，因为它的压力最大。

二、通风机特性曲线

通风机的特性曲线，是指某一通风机在固定的转速下工作时，其压力、功率与效率随风量而变化的关系。一般以风量为横坐标，压力、功率和效率为纵坐标。图4所示为前弯式离心式通风机的特性曲线。

❖

图4

由图4可以看出，风量随风压而定；当通风机不与任何风道连接时（自由送风），其静压为零，而风量达最大值；当通风机的出口完全被堵住时，风量为零，静压最高。在此曲线中有一点，其效率最高。欲使功率消耗最小，通风机应在效率最高的这一点附近工作。前弯式离心式通风机在效率最高时，总压头最大。

图5所示为三种离心式通风机的特性曲线。由图5可见，后弯式效率最高，前弯式最低。但前弯式压力高，风量大，其缺点是功率曲线上升陡峭，当压力减低时，风量增大，而功率随之不断增加，若不小心有可能使电机过载。而后弯式功率曲线平坦，达到最大值后，随风量的增加，功率反而减小，不易过载。

❖

图5

图6所示为轴流式风机的特性曲线，其特点是风压曲线很陡斜，因此，当通风系统的风阻较大时，若使用轴流式通风机，风量就很小（见图6（a））；一旦风量为零，功率达到最大（见图6（c））。

❖

图6

三、系统（风道）阻力特性和通风机工作点的确定

通风机的总压力用来克服通风管道的阻力，并在出口处造成一定的速度头。所需的总压与风量的平方成正比，即

❖

将上述关系式用曲线图表示，即为风道的特性曲线。不同的风道，K值不同，管道的特性曲线也不同。图7中1、2、3 三条曲线分别代表三个不同风道的特性曲线。风道的特性曲线与通风机的特性曲线（p-Qf）的交点就是通风机的工作点。例如通风机与3 配合，其交点C即为该工作系统通风机的工作点，其风量为Qfc（m3/s），风压为pc（Pa）。

❖

图7

由于风道阻力计算不可能很准确，因此实际的工作点可能不是预期的 C 点，这时通风量也与预期的不同。为保证足够的风量，在选择通风机时，应有一定的余量。

四、通风机的选择

选择通风机时需要考虑的因素很多，例如空气的流量、风压的要求、通风机的效率、空气的速度、通风冷却的管道系统、空间大小、噪声以及体积和质量等，其中主要的参数是风机的风量和风压。根据电子设备通风冷却系统所需的风量和风压及空间大小来选择通风机的类型。要求风量大、风压低的设备可采用轴流式通风机，反之可选用离心式通风机。

通风机的类型确定后，再根据通风系统的工作点（设备的风量和风压要求）来选择具体型号和尺寸。

对于空用设备，由于空气密度随海拔高度的增加而降低，如果通风机转速不变，单位时间内输送的空气质量将要减少，使传热性能降低。因此，为了保证电子设备在高空也能正常工作，通常以增加转速来弥补空气密度的减小，采用可变速的通风机，以适应不同海拔高度工作的需要。

在使用通风机时，应使其噪声控制在允许的强度范围内，以免影响操纵人员的正常工作。通风机安装在机柜上时，可在通风机下面安装减震器，并在通风机的出风口处与风管之间接上一段软风管（例如帆布制成的风管），进行隔震减小噪声。

五、通风机的串并联

当通风系统所选通风机的风量或风压不能满足要求时，可用风机的串联和并联解决问题。

1.通风机的串联使用

当通风机的风量能满足要求、风压小于风道的阻力时，可采用通风机串联，以提高其工作压力。通风机串联时，风量基本上等于每台风机的风量，风压相当于两台风机风压之和，如图8所示。

❖