大型高低温试验箱：何种离心风机最为适用？

一、引言

二、大型高低温试验箱的工作特点对离心风机的要求

（一）温度范围要求

1. 低温环境下的适应性
   大型高低温试验箱在低温工况下，空气的密度和黏度会发生变化。离心风机需要能够在低温环境（例如可达 -70℃甚至更低）下正常启动和运行。低温可能会使风机的润滑油黏度增加，影响轴承的润滑效果，因此要求风机的轴承和润滑系统能够适应低温条件，确保风机在低温启动时不会因阻力过大而损坏，且能保持稳定的转速。

2. 高温环境下的稳定性
   在高温工况（如 150℃或更高）下，离心风机的材料和结构要能承受高温。高温可能导致风机部件的热膨胀，如果风机的设计不合理，可能会出现叶轮与机壳之间的摩擦增加、轴的变形等问题。此外，高温还会影响电机的性能，所以电机的绝缘等级和散热性能要满足高温环境要求，以保证风机在高温下能持续稳定工作。

（二）空气流量和压力需求

1. 大空气流量要求
   大型高低温试验箱内部空间大，为了保证温度均匀性，需要风机能够提供足够大的空气流量。空气流量的大小直接关系到热交换的效率和温度分布的均匀程度。一般来说，根据试验箱的体积和温度变化速率要求，通过计算热传递和空气动力学原理来确定所需的空气流量。例如，对于一个体积为 100 立方米的大型试验箱，温度变化速率要求较高时，可能需要每分钟数千立方米的空气流量。

2. 合适的压力特性
   除了空气流量，离心风机还需要产生合适的压力来克服试验箱内风道的阻力。风道的长度、弯曲程度以及内部的换热器、过滤器等部件都会增加空气流动的阻力。风机的压力 - 流量特性曲线要与试验箱的风道系统相匹配，以确保在整个工作范围内都能提供稳定的空气循环。如果压力不足，可能会导致空气无法有效到达试验箱的各个角落，造成温度不均匀；而压力过高则可能增加能耗和设备的运行噪音。

（三）可靠性和耐久性要求

1. 长期稳定运行
   大型高低温试验箱通常需要长时间连续运行，因此离心风机必须具有高可靠性。这要求风机的零部件具有良好的质量和耐磨性，例如叶轮采用高强度、耐腐蚀的材料制造，以防止在长期高速旋转过程中出现磨损、变形。风机的轴承要具备长寿命和低故障率，能够承受持续的负荷。

2. 适应频繁启停
   在一些试验过程中，试验箱可能会根据试验程序频繁启停，离心风机也需要随之启停。这种频繁的启动和停止会对风机的电机和机械部件产生冲击，因此风机的设计要能够承受这种频繁启停带来的应力变化，减少故障的发生概率。

三、适用于大型高低温试验箱的离心风机类型及特点

（一）后弯式离心风机

1. 性能特点
   后弯式离心风机的叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反。这种风机在运行时具有效率高、噪音低的优点。在大型高低温试验箱中，其高效的特性有助于在满足空气流量和压力要求的同时降低能耗。其较低的噪音水平对于需要在相对安静环境下进行试验的情况非常有利，例如在一些对噪音敏感的电子元件测试试验箱中。

2. 适用场景
   后弯式离心风机适用于对温度均匀性要求较高、风道阻力相对较小的大型高低温试验箱。如果试验箱的风道设计较为简单，没有过多的复杂结构和高阻力部件，后弯式离心风机可以很好地发挥其优势，提供稳定的空气循环和较低的运行噪音。

（二）前弯式离心风机

1. 性能特点
   前弯式离心风机的叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相同。它的特点是在相同的叶轮转速下能够产生比后弯式离心风机更高的压力。这对于风道阻力较大的大型高低温试验箱非常有帮助。然而，前弯式离心风机的效率相对较低，且运行时噪音较大。

2. 适用场景
   在大型高低温试验箱中，如果风道系统复杂，有较多的弯头、换热器、过滤器等增加阻力的部件，前弯式离心风机可以凭借其高压力特性来确保空气能够顺利通过风道，实现试验箱内的空气循环。但由于其噪音和效率问题，需要在设计试验箱时考虑采取相应的降噪措施和权衡能耗问题。

（三）机翼型离心风机

1. 性能特点
   机翼型离心风机的叶片形状类似飞机机翼，具有良好的空气动力学性能。这种风机在运行时效率高、压力特性较好，能够在较大的空气流量范围内保持稳定的性能。同时，机翼型离心风机的噪音水平相对较低，在大型高低温试验箱中能够兼顾空气循环和噪音控制的要求。

2. 适用场景
   机翼型离心风机适用于各种规模和复杂程度的大型高低温试验箱。无论是风道阻力较大还是对温度均匀性和噪音要求较高的情况，机翼型离心风机都有较好的表现。不过，机翼型离心风机的成本相对较高，在选择时需要综合考虑试验箱的预算和性能要求。

四、离心风机选型的其他考虑因素

（一）风机的尺寸和安装方式

1. 尺寸匹配
   根据大型高低温试验箱内部预留的空间来选择合适尺寸的离心风机。风机的直径、高度等尺寸要能够在试验箱内合理安装，同时不能影响试验箱内其他部件的布局和空气流动。如果风机尺寸过大，可能无法安装；尺寸过小则可能无法满足空气流量和压力要求。

2. 安装便利性
   考虑风机的安装方式，选择易于安装和维护的风机。一些风机可以采用水平安装或垂直安装等不同方式，在设计试验箱时要根据实际情况选择合适的安装方式，以便于安装过程中的操作和日后的维护保养，例如方便对风机的电机、轴承等部件进行检查和维修。

（二）风机的控制方式

1. 转速控制
   对于大型高低温试验箱中的离心风机，可采用变速控制方式。根据试验过程中的不同阶段和温度要求，通过调节风机转速来精确控制空气流量和压力。例如，在温度稳定阶段，可以适当降低风机转速以减少能耗；在温度快速变化阶段，提高风机转速以加快空气循环，实现快速的温度调节。

2. 与试验箱控制系统的集成
   风机的控制应与试验箱的整体控制系统相集成。这样可以实现自动化控制，根据试验箱内温度传感器反馈的信息，由控制系统自动调节风机的运行参数，保证试验箱内温度的均匀性和稳定性。同时，集成控制还可以实现对风机的故障监测和报警功能，提高试验箱的安全性和可靠性。