鋼鐵時代 東西方鼓風設備的發展脈絡，常用風機的類型和原理

古風對提高爐溫質爲重要 人類最早用動物皮囊 幾個皮囊縫在一起 用繩子系在木架子上 古人稱之爲駝 形容古風時的響聲 人力推拉叫人排 用馬就叫馬排 東漢出現了水排 是最早的自動古風機械 宋代出現了更大的木扇 它利用了槓桿原理 受力點在中間部位 起到費力槓桿作用 每次往復運動 能拉出更大容積和風量 這種外力推動封閉容器 屬於容積型 它是單向的 往一個方向按壓纔有風 雙動式活塞風箱 出現於唐宋 興盛於明 它巧妙地設置自動開啓的活門 往復運動中 活門分別關閉 來回都可以鼓風 風壓很高 效率翻倍 它能做得很大 用作鍊鐵 也可以做得很小巧 用在千家萬戶的竈臺 直到現在 偏遠農村 還可以見到這種風箱 承接了老一輩人的回憶 歐洲中世紀 鼓風機械 是手風琴狀的 單向鼓風皮囊 往往設置成兩個 獲得連續的氣流 後來出現了 尺寸較大的蠍形皮囊 在小河上游建造儲水池 水流衝擊夜輪 帶動兩個蠍形皮囊 輪番鼓風 到1757年 威爾金森發明了 蒸汽機驅動的 液壓鼓風機 開始規模化生產鐵 同時促進了煤炭 和冶鐵業發展 伴隨着各種需求 風機在快速迭代 電氣革命後 出現了靈活方便的電動機 風機迎來了爆發 大致上小於 0.3大氣壓左右的低壓 屬於通風機 大於兩個大氣壓的 屬於空壓機 兩者之間是鼓風機 出現不同的鼓風形式 有的增大風壓 有的加大風量 適應不同的場景需求 1849年英國人 喬治金斯發明 由美國羅茨兄弟 推廣的羅茨風機 風壓更高 流量穩定 能當鼓風機 也能抽風做真空泵 他的思路很巧妙 在密封的機殼裏 兩個夜輪相互咬合轉動 建開線設計 保證間隙極小 隨着夜輪轉動 夜輪與機殼組成的空間 被不斷壓縮 將空氣輸送到出風口 夜輪不接觸 不存在磨損 效率高 結構緊湊靈活 被廣泛應用 開闢了新的風機發展道路 離心風機 是夜輪推動空氣旋轉 空氣在外側甩出來 原理並不複雜 但需要做好密封 材料和加工難度很高 中國古代的風鼓車 通過人力旋轉夜輪鼓鋒 將鼓力從草榭 癟力和鼻骨中分離出來 是我國最精緻複雜的傳統農具 在過去 沒有幾十年功力的木匠 是不敢做這個的 1862年 英國人圭貝爾發明離心風機 十幾年後 人們設計出蝸牛形狀的機殼 以及彎曲的葉片 結構已經很完善了 它的適用範圍很廣 低壓 中壓 高壓都可以做到 我們很熟悉風扇 屬於軸流式 多個扇葉串聯起來 威力就很可觀了 氣輪機的發明者 帕森斯曾經實驗過 將蒸汽輪機倒過來 當風機使用 原理差不多 不過結果並不理想 1935年 德國首先在工業部門中 採用軸流風機 促進了航空噴氣發動機的誕生 它的前端就是軸流式風機 將空氣加壓後送往燃燒室 二戰末期 德國最早研製出噴氣式戰鬥機 將航空液帶入噴氣時代 如果不考慮航空減重 軸流風機的功率驚人 2022年俄烏戰爭 美國的重根班制裁俄羅斯 臨近冬季 向德國書記的 北溪一號天然氣管道的渦輪機 在加拿大維護 俄方表示不要了 德國急了 幾次低聲下氣 求俄羅斯拿走渦輪機 傳爲笑談 這條管道壓力有200個大氣壓 爲離心壓縮機提供動力的渦輪機 尺寸僅12米 重20噸 功率高達52兆瓦 是工業製造的結晶 在低壓通風領域 還可以見到混流風機 長得和軸流式通風機相似 只是葉片設計不同 空氣在做離心運動同時 又被沿軸垂直方向推出 所以叫混流 1892年 法國研製出橫流風機 它像一個大滾筒 氣流從一側進入 另一側排出 低速下效率很高 它可以拉得很長 增大排風量的同時 也不影響氣體狀態 氣流很穩定 適合裝進扁平設備 將我們生活中的空調式內機拆開 就能見到它 輸出大於兩個大氣壓以上的 叫做空壓機 用於儲存壓縮空氣 常見的種類有滑片式 活塞式 螺桿式 渦旋式和離心式等 它更關注壓縮率和空氣壓力 密封要求高 用途廣泛 冰箱空調 氣動工具 車輛輪胎 噴沙噴漆 都離不開它 是僅次於電力的第二大動力源 起初人們只是需要助燃 然後是通風 加壓 真空 儲能 功能越來越多 風機在200年裏發展迅速 成爲一個大家族 在工業和生活中的各個領域 發揮着重要作用