蒸汽机是谁发明的?(蒸汽机原理)

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蒸汽机是谁创造的?(蒸汽机原理)

蒸汽机是现代火车的最初原型。蒸汽机是20世纪最伟大的创造,甚至蒸汽时期也被发明出来。工业革命的部分原因是瓦特对蒸汽机的改进,但瓦特没有创造蒸汽机,他只是改进了蒸汽机。那么是谁创造了蒸汽机呢?蒸汽机的原理是什么?

什么是蒸汽机?

蒸汽机是将蒸汽能量转化为机械功的往复动力机器。蒸汽机的出现引起了18世纪的工业革命。直到20世纪初,它仍然是世界上最重要的原动力,然后逐渐让位于内燃机和蒸汽轮机。蒸汽机需要一个煮水产生高压蒸汽的锅炉。这种锅炉可以使用木材、煤、石油、天然气甚至垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。

蒸汽机是一种能将动能转化为功的热机。水泵、机车和现代船只都是由蒸汽机驱动的。蒸汽机在工业革命中发挥了根本性的作用。今天,人民技术资源网也使用汽轮机动员器发电。

蒸汽机是谁创造的?

众所周知,蒸汽机是瓦特创造的,但实际上瓦特并不是第一个创造蒸汽机的人。早在1世纪,古希腊数学家亚历山大的希罗就创造了蒸汽球,这是最初蒸汽机的雏形。

1679年,法国物理学家丹尼斯·巴本在检查了从他的高压锅中逸出的蒸汽后,制作了第一台蒸汽机的工作模型。大约在同时,塞缪尔·莫兰也提出了蒸汽机的想法。

1688年,法国物理学家丹尼斯·帕本制造了第一台带有汽缸和活塞的简单蒸汽机。然而,帕潘的创造实际上并没有应用于工业生产。

1705年,纽曼经过长期研究,综合帕潘和塞维利亚创造的优势,发明了空燃气蒸汽机。

改进过程

1757年,瓦特在格拉斯哥大学担任实验员,专门制造和修理教学仪器。它为瓦特大学提供了一个学习和实践的好机会。他孜孜不倦地学习,还控制了德语和意大利语。他一有机会就咨询大学里的教授,有时还和他们争论科学技能。

1763年,一台送到大学外面的蒸汽机请瓦特修理。瓦特和其他几个人详细讨论了这件事。经过仔细讨论,瓦特发明了纽曼蒸汽机,它有许多缺点。重要的是油耗太大太蠢,应用规模有限,只能用于矿井抽灌。瓦特决心制造一台比它更好的蒸汽机。

1784年,瓦特对其进行了改进,增加了主动调节蒸汽机转速的装置,使其可以应用于各种机械活动。此后,纺织工业、矿业、冶金工业、造纸工业、陶瓷工业等工业部门相继采用蒸汽机作为动力。1807年,美国皮草将瓦特的蒸汽机装上了船。从那以后,航运中的航行期就停止了。

1814年,英国人斯蒂芬在火车上安装了瓦特的蒸汽机,一个陆地运输的新时代开始了。20世纪三四十年代,蒸汽机在欧洲和北美被广泛采用。这就是所谓的“蒸汽时代”瓦特于1819年去世。后人为了纪念他的伟大创造,将发电机和电动机的功率计算单位称为“瓦特”。

这样,瓦特只是蒸汽机的改进者,而不是蒸汽机的创造者,但话说回来,没有瓦特对第一台蒸汽机的精心改进,就不会有蒸汽期,也不会大大加快工业的效率。

蒸汽机原理

蒸汽机为所有早期的机车、轮船和工厂提供动力,因此它们是工业革命的基础。在这篇文章中,我们将学习蒸汽机是如何工作的。

下图显示了活塞式蒸汽机的重要部件。这是蒸汽机车上使用的典型蒸汽机。

图为双作用蒸汽机,因为它的阀门使高压蒸汽交替作用于活塞两侧。下面演示了正在运行的mobilizer:

如你所见,滑阀负责让高压蒸汽进入气缸的两侧。阀门的杠杆通常钩在十字头的连杆上,所以十字头的运动也会使阀门滑动。

在这张图中可以看到废蒸汽被短暂地排放到空气体中。这显示了技术资源网络中关于蒸汽机车的两件事:

它解释了为什么蒸汽机车需要在车站加水——随着蒸汽的消耗,水不断流失。

它解释了火车“喘息”声的来源。当阀门打开钢瓶释放废蒸汽时,蒸汽以巨大的压力冲出,发出“吱吱”的声音。火车刚启动时,活塞运动缓慢,然后火车启动更快,活塞活动也加快。这就是我们经常在火车开动时听到的后果:“呼…呼…呼…呼…呼”。

在蒸汽机车中,十字头通常连接到传动杆,并从那里连接到驱动机车车轮的连杆。一般结构如下:

在该图中,十字头与传动杆连接,传动杆与列车的三个驱动轮之一连接。三个轮子通过连杆连接在一起,所以它们同步旋转。

锅炉

蒸汽机所需的高压蒸汽来自锅炉。锅炉的职责是加热水产生蒸汽。实现有两种方式:消防管道和水管。

火管锅炉在19世纪早期更为普遍。它由一个水箱组成,许多管子穿过水箱。燃烧煤或木材产生的热气从这些管道穿过加热箱中的水,如下所示:

在火管锅炉中,所有的水箱都处于高压下,所以一旦水箱破裂,就会引起大爆炸。

如今,使用水管锅炉更常见,水在火加热的气体中流经一排管子。以下简化示意图描述了水管锅炉的典型结构:

在真正的锅炉中,结构会复杂得多,因为锅炉的目标是从燃烧的燃料中提取尽可能多的热量,以提高其效率。

独家世界观:蒸汽机的发明改善了我们的生活。如果没有这些科学家的艰苦研究和瓦特的精心改进,我们可能不得不在几十年后赶上火车、汽车和其他交通工具。可以说,蒸汽机的发明促进了工业革命的胜利。