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【科观新鲜事】佩奇带你认识鼓风机的前世今生~

佩奇 数字北京科学中心 2020-09-10

1月18日,随着《小猪佩奇过大年》的预告片《啥是佩奇》的迅速走红,片中爷爷为孙子自制的“鼓风机佩奇”引来了大量网友的追捧。 


虽然只是一部电影广告宣传片,但其中老人盼望儿孙回家过年的朴实亲情,还是抢在猪年春节到来之前给我们带来了一波感动。片中出现的史上最“硬核”佩奇周边——鼓风机也多次登上微博热搜榜。

 “佩奇”?

然而没过多久,这个“网红”鼓风机就被警察叔叔和消防员叔叔集体盯上了,在“互怼”之余还给我们普及了一波春运安全出行的常识。

经过这番热烈又严谨的讨论,除了警察叔叔和消防员叔叔的嘱咐,相信大家对又萌又硬核的“佩奇同款”鼓风机也产生了不小的兴趣。现在,小编就来给大家介绍一下这个在视频里吸粉无数的鼓风机。


1

啥是鼓风机?

我们先来说一个大的概念:风机。


风机是一种用于压缩和输送气体的机械,从能量转化的角度来看,它的作用是把原动机的机械能转变为气体的动能。


风机的分类方法也有很多种,其中按所排出气体压力范围划分,可分为排风机、鼓风机和压缩风机;按工作原理来分,又可分为叶片式(又叫透平式)、容积式和喷射式三种。


而我们的“佩奇”鼓风机其实是属于叶片式风机中的一种:离心式鼓风机

 离心式鼓风机

离心式鼓风机主要由下列六部分组成:电机、空气过滤器、鼓风机本体、空气室、底座(兼油箱)和滴油嘴。


鼓风机作用原理和普通风扇类似,通过叶片旋转,使空气向一个方向流动。只是鼓风机将出风口集中在一个管道中,风量集中且风力较大。那么它是如何做到这一点的呢?

 离心式鼓风机结构图

当电动机带动叶轮转动时,叶轮中的空气也会随之转动,空气在惯性作用下被甩向四周,途中受到螺旋形机壳的阻挡而流向出风口。在这一过程中,由于截面不断增大,气流速度会逐渐变慢,最后以一定的压力被排出。


而在空气被排出的同时,叶轮中心会形成低压区域,在外界大气压的作用下,气体从叶轮中央附近的进风口被吸入,由此空气被不断吸入和压出,叶轮的能量被不断传递给空气,达到了输送空气的目的。


所以,只要有某种能量驱动叶片旋转,鼓风机便可以工作。早期有手摇式鼓风机,使用齿轮三级加速轮系扩大转速,由人力直接驱动叶轮。鼓风机也可以由内燃机驱动,但现代鼓风机一般由电动机驱动。

手摇式鼓风机

手摇式鼓风机体积小、排量大,而且易于携带,在户外烧烤、爆米花机、煤球炉生火等场合还是不错的选择。电动鼓风机无需人力,操作简便,易于控制排风强度,更适合在工地或生产车间等场所使用。


2

风机的来源与历史

风机有着悠久的历史。早在商、西周时,我国人民就发明了最早的鼓风器。早期的鼓风器是用牛皮或马皮制成的一种皮囊,古时称之为橐[tuó]。


战国时期,又出现了多橐并联或串联的装置,汉代称之为“排橐”。橐是风箱的前身,宋代宋应星《天工开物》记载的木风箱又是现代往复式压缩机的鼻祖。


我国在公元前就已制造出简单的木制砻谷风车,它的作用原理与现代离心风机基本相同,都是利用叶轮对空气做功,使其朝某一方向加速流动,只不过当时的目的是分离谷粒和谷壳。这种木质砻谷风车是现代离心通风机、鼓风机和压缩机的鼻祖。

木制砻谷风车

在欧洲,水力鼓风机大约发明于12世纪。到了18世纪,欧洲工业革命促进了各种风机的发展。1862年,英国人圭贝尔发明了离心通风机,经过一个世纪的不断发展完善,逐渐形成了现代的离心通风机。


1963年,美国在此基础上生产出第一台离心压缩机,它的机壳可以承受高达10MPa的压力,性能得到进一步增强。20世纪前叶也是轴流通风机快速发展的岁月,在此基础上人们制造出了喷气发动机。

现代离心压缩机

如今,风机家族依旧在不断发展前进,活跃在生产、生活的各种场景中。

 

3

“佩奇”去哪儿了?

说了这么多,那我们所熟知的“佩奇”鼓风机为什么如今不常见了呢?


90后的小伙伴们或许还对童年时灶台下的风箱和鼓风机有些印象,它们的声响或许并不悦耳,却组成了我们对从前的回忆。它们曾经出现在炊烟中、欢笑声中,陪伴着我们度过了一个又一个漫长夏日的傍晚,如今它们去哪儿了呢?

老式风箱与灶台

其实,这还要归因于电能的普及使用。风箱和鼓风机在居民家庭使用的主要目的还是促进燃料燃烧,而电能比起传统的燃料更加方便、安全、环保,自然会代替生物燃料的地位,家用的风箱和鼓风机自然也就跟随着土灶台一起退出了历史舞台。


日常生活中的风箱、鼓风机虽然逐渐淡出了我们的视野,但风机依然是当今生产、生活中最为重要的器械种类之一,工厂、矿井、隧道、货船……它们依然在各个角落每天辛勤工作。


另外,在使用风机时,我们应当注意以下几点:


1、如今的风机都是电动机驱动,除了具有高的工作性能外还有一定的危险性,因此工作人员应当经常对机器进行检修,以保证其正常工作。


2、不应把风机安装在人经常出入的场所,以防受伤和烫伤。


3、不应把风机安装在易产生易燃、易爆及腐蚀性气体的场所,以防火灾和中毒等事故。


4、不应承载管道、阀门、框架等外加负荷。


相信大家看完这篇文章,已经对这只刷屏的“硬核佩奇”有了初步的了解。在这里,小编就提前祝大家度过一个安全又欢乐的春节吧!

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