无叶风扇的风,到底是从哪儿来的呢?-和记娱乐游戏

2024-05-25 09:40  

炎炎夏日,不可或缺的降暑神器莫过于空调和风扇了。但空调开久了,会让人产生闷的感觉,所以比起空调,有些人更喜欢风扇的自然风。

近几年,市场上出现了一类相貌奇特的风扇——无叶风扇。它跟我们熟悉的风扇不同,长得像一个安装在柱子上的大圆环,但空空的圆环里,却能吹出阵阵凉风。

可能很多人会好奇,没有扇叶,风是怎么吹出来的?这是什么“黑科技”呢?

无叶风扇也有叶片?

如果你身边正好有一台无叶风扇,可以靠近一些,仔细观察观察。开机时,大圆环内侧的一圈缝隙中会吹出高速气流,下方底座上有一些气孔,把手放在旁边,可以隐约感受到一股吸力。

种种迹象表明,空气是被某种装置从底座吸入,然后再从环上的缝隙吹出来的。其实,这个过程依赖于无叶风扇的核心——离心式压气机。它可以将空气瞬间吸入,对空气进行加压,使其继续向上方圆环内通道流动。这些功能需要离心式压气机中的电机和叶轮配合实现。

△离心式压气机可以源源不断地将空气吸入并加压输送

叶轮?说到这儿,也许有人会说,原来无叶风扇只不过是把叶片都藏在里面了啊?注意,此叶片非同于彼叶片,它们有着不同的工作原理。

传统的风扇叶片,是靠曲面的形状,在转动时将叶片附近空气“切割”并向前推出,从而形成直接吹到我们身上的风。一般家用风扇的叶片每分钟能转动1000圈左右。

而离心式压气机在工作时,内部叶轮在电机的带动下每分钟能转50000圈。更有甚者,转速能达到普通电扇的100倍!空气在高速转动叶轮的带动下,会因为离心作用从中心甩到边缘。

叶轮中的叶片具有复杂的形状,由中心到边缘各叶片的间距逐渐扩大。生活中我们知道,巷子里的风要比大马路上的强。同样,由于叶片间距的增大,空气在叶轮边缘时的流速也会比在中心时更缓。流速上的差异会带来什么影响呢?

大家可以取两张纸,做一个小实验看看。把两张纸靠近,然后向中间吹一口气。你会发现,纸并不会被吹向两边,反而会相互靠拢。

这个现象可以通过伯努利原理来解释。伯努利原理告诉我们,流速越大的地方,压强越小。向两张纸之间吹气,中间的压强就会降低,因而纸张会被外侧压强更大的空气推着靠近。

同样,当叶轮内的空气流到更为宽阔的边缘区域时,流速降低,压强增加,起到了加压的效果,从而使这部分空气继续被输送至上方圆环的出风口。类似吸入空气并加压的工作原理,也被运用在飞机和汽车发动机的涡轮中。

风可以被放大?

无叶风扇的叶轮都比较小,仅凭叶轮输送的空气,往往不能提供足量的风量。但很多商家声称自己的无叶风扇采用了“空气倍增”技术,能将风量放大。这又是怎么一回事呢?

上面提到,空气被叶轮吸入,然后被输送至圆环内侧的出风缝隙流出。出来的高速气流并不会到处乱飞,而是很听话地贴着圆环内侧表面快速流过。

这个现象叫康达效应(coanda effect)。当快速流淌的气体从一个平缓曲面上经过时,会偏离原来的流动方向,转而贴附着曲面流过。日常生活中,当你拿着调羹的背面贴近水龙头流出的水流时,原本竖直的水柱会被调羹“吸引”,变得弯曲,这也是康达效应的体现。

因此,流速快的空气被集中在了圆环内表面附近的区域里。还记得前面说过的伯努利原理吗?由于流速大的地方压强低,圆环区域和风扇后方区域会形成显著的压差。在压差的驱动下,后方的大量空气被压进圆环区域,然后再向前喷出。这样一来,风量就大大增加了。

其实,离心压气机输送的加压空气,只占吹到我们身上风量的很小一部分,但它起到了抛砖引玉的作用。通过它制造的压差,能够驱动数十倍体积的外部气体提供足量的风。因此,无叶风扇里的离心压气机的大小和功率都不需要很大。

无叶风扇的优缺点

由于工作原理的不同,无叶风扇吹出的风不会像传统风扇那样有阶段性的冲击感,而是柔和且平滑的,体验感更加舒适。

对于传统风扇,家长们都会告诫小朋友,不要把手伸进风扇旋转的叶片里。无叶风扇没有外露的叶片,安全隐患较低,也方便日常清洁。此外,目前市面上还出现了集加湿、净化、熏香等多功能于一体的无叶风扇。传统风扇由于结构受限,很难做到这一点。

但是,无叶风扇也有一些缺点。最重要的一点,就是贵。有些无叶风扇的价格是普通风扇的数十倍之多,买一个无叶风扇,都快赶上买一个空调了。另外,根据许多朋友的使用体验,远距离吹风体验感会下降很多,还会有噪声等问题。

希望未来在各大厂家的努力下,无叶风扇能更加物美价廉,在炎炎夏日将舒适的自然风吹进千家万户。(科普中国)

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