蒸汽机

蒸汽机辽宁沈阳绘蒸汽机是一个能够将蒸汽中的动能转换为功的热机。泵、火车头和轮船曾使用蒸汽机驱动。蒸汽机在工业革命中起了基本的作用。今天人们还使用蒸汽涡轮发动机来发电。1.蒸汽机简介我们都听过这样的故事：瓦特年轻的时候，有一次看到水壶的水烧开了，蒸汽不断向上冒出，掀开水盖。于是得到启发，发明了蒸汽机。其实事实是瓦特只是把別人发明的蒸汽机加以改良，让蒸汽机更好用，並且可以用在工业生产上。但是，光是「改良」，就足足让瓦特奋斗了将近20年的时间。古希腊数学家亚历山大港的希罗于1世纪发明的世界第一台蒸汽机——汽转球16世纪末到17世纪后期，英国的采矿业，特别是煤矿，已发展到相当的规模，单靠人力、畜力已难以满足排除矿井地下水的要求，而现场又有丰富而廉价的煤作为燃料。现实的需要促使许多人，如英国的帕潘、萨弗里、纽科门等就致力于“以火力提水”的探索和试验。2.蒸汽机的发展在1698年萨弗里制成的世界上第一台实用的蒸汽提水机↙蒸汽入口3地下水1,2,3为阀门12水出口喷冷水1705年，纽可门发明第一個有活塞的蒸汽机。但是，活塞转动一次的时间太久，而且耗费太多的燃料，比起它所提供的动力來，它消耗燃料太多，所以经济效益不大。1712年托马斯·纽科门蒸汽机原理图1762年，瓦特在格拉斯哥大学内担任工匠，受委托修理一台纽可门式蒸汽机的模型，使他开始对蒸汽机产生兴趣，从此开启瓦特改良蒸汽机的研究之路。1765年春天，瓦特灵机一动，在气筒外另作一個凝結器，把气筒裡的蒸汽引入凝结器中加以冷卻，這样既可以防止蒸气的浪费，又同时解決燃料耗费和活塞转动时间的问题。经过一次又一次的试验，瓦特改良的模型蒸汽机终于成功的转运。從瓦特開始研究蒸汽机到这个时候，已经经历十年光阴。这批蒸汽机由于还只能提供往复直线运动而主要应用于抽水泵上。在博尔顿的要求下，瓦特开始继续研究如何将蒸汽机的直线往复运动转化为圆周运动，以便使得蒸汽机能为绝大多数机器提供动力。一个显而易见的解决办法是通过曲柄传动，但是该项专利所有人，约翰·斯蒂德(JohnSteed)要求同时分享瓦特此前的分离冷凝器的专利，这一要求被瓦特坚决地拒绝了。1781年，瓦特公司的雇员WilliamMurdoch发明了一种称为“太阳与行星”的曲柄齿轮传动系统，并以瓦特的名义成功申请了专利。这一发明绕开了曲柄专利的限制，极大地扩展了蒸汽机的应用。瓦特改良后的蒸汽机（双动式）这些早期的真空蒸汽机的效率有限，但它们比较安全，因为它们的压力比较低，在物质发生损坏的情况下机器向内收缩，而不是向外爆炸。它们的效率受外部气压、气缸变形、燃烧和沸腾的效率和凝结能力的限制。理论最高效率受水在普通大气压下比较低的沸腾温度限制。使用高温高压的蒸汽为蒸汽机的效率带来了巨大的提高。但这种蒸汽机比真空蒸汽机危险得多。锅炉和机器的爆炸造成了许多大事故。安全阀在这里带来了很大的改进，在压力过高的情况下安全阀放气减压。但真正保证安全只有依靠建造、运行和维护的经验和安全规则。3.蒸汽机的分类•蒸汽机按蒸汽在活塞一侧或两侧工作，可分为单作用和双作用式；•按汽缸布置方式，可分为立和卧式；•按蒸汽是在一个汽缸中膨胀或依次连续在多个汽缸中膨胀，可分为单胀式和多胀式；•按蒸汽在汽缸中的流向，可分为回流式和单流式；•按排汽方式和排汽压力可分为凝汽式、大气式和背压式。立式蒸汽机卧式蒸汽机三胀式蒸汽机4.史蒂芬逊的蒸汽机车5.蒸汽机的优点优点：几乎可以利用所有的燃料将热能转化为机械能；缺点：离不开锅炉，整个装置既笨重又庞大；新蒸汽的压力和温度不能过高，排气压力不能过低，热效率难以提高；它是一种往复式机器，惯性力限制了转速的提高；工作过程是不连续的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。谢谢大家！！