蒸汽机( 二 )


蒸汽机

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蒸汽机火车头瓦特的创造性工作使蒸汽机迅速地发展,他使原来只能提水的机械,成为了可以普遍套用的蒸汽机,并使蒸汽机的热效率成倍提高,煤耗大大下降 。因此瓦特是蒸汽机的改良者 。自18世纪晚期起,蒸汽机不仅在採矿业中得到广泛套用,在冶炼、纺织、机器製造等行业中也都获得迅速推广 。它使英国的纺织品产量在20多年内(从1766年到1789年)增长了5倍,为市场提供了大量消费商品,加速了资金的积累,并对运输业提出了迫切要求 。在船舶上採用蒸汽机作为推进动力的实验始于1776年,经过不断改进,至1807年,美国的富尔顿製成了第一艘实用的明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙”号 。此后,蒸汽机在船舶上作为推进动力历百余年之久 。1800年,英国的特里维西克设计了可安装在较大车体上的高压蒸汽机 。1803年,他把它用来推动在一条环形轨道上开动的机车,找来喜欢新奇玩意儿的人乘坐,向他们收费,这就是机车的雏型 。英国的史蒂芬孙将机车不断改进,于1829年创造了“火箭”号蒸汽机车,该机车拖带一节载有30位乘客的车厢,时速达46公里/时,引起了各国的重视,开创了铁路时代 。19世纪末,随着电力套用的兴起,蒸汽机曾一度作为电站中的主要动力机械 。1900年,美国纽约曾有单机功率达五兆瓦的蒸汽机电站 。蒸汽机的发展在20世纪初达到了顶峰 。它具有恆扭矩、可变速、可逆转、运行可靠、製造和维修方便等优点,因此曾被广泛用于电站、工厂、机车和船舶等各个领域中,特别在军舰上成了当时唯一的原动机 。需要特别注意的是,许多教科书上(历史书、物理书)说瓦特是蒸汽机的发明者 。这是误传 。蒸汽机是英国人萨维利(Savery)于1698年、纽可门(Newcomen)于1705年各自独立发明的,用于矿井抽水 。当时效率很低 。1765年,瓦特在修理纽可门机的基础上,对蒸汽机做了重大改进,使冷凝器与汽缸分离,发明曲轴和齿轮传动以及离心调速器等,使蒸汽机实现了现代化,大大提高了蒸汽机的效率 。瓦特的这些发明,仍使用在现代蒸汽机中,为纪念瓦特的贡献,功率的单位名称以其姓氏命名 。(《物理学(第五版)》)史蒂芬孙概述在陆路交通方面,人们开始研製一种能以蒸汽机推动车辆快速行进的运输工具 。其中,英国的史蒂芬孙(George Stephenson,1781-1848)率先取得了突破性成果 。史蒂芬孙是一位煤矿工人的儿子,从小熟悉矿井里用来抽水的蒸汽机,后来立志从事交通工具的发明创造 。1814年,他研製的第一辆蒸汽机车“布拉策号”(以普鲁士将军布拉策的名字命名,他曾经帮助英国打击拿破仑军队)试运行成功 。1825年9月27日,史蒂芬孙亲自驾驶他同别人合作设计製造的“旅行者号”蒸汽机车在新铺设的铁路上试车,并获得成功 。蒸汽机在交通运输业中的套用,使人类迈入了“火车时代”,迅速的扩大了人类的活动範围 。史蒂芬逊的蒸汽机车发展史1814年史蒂芬逊在试运行“布拉策号”机车时,虽然取得了成功,但也暴露出许多问题,如噪音太大,振动强烈,蒸汽机随时都有爆炸的可能 。火车开动时,浓烟滚滚,车轮摩擦铁轨时火星四溅;坐在车上的人则满面烟尘,被颠得筋疲力尽 。蒸汽机冒出的火焰把附近的树木都烧焦了,这也许就是当时人们把它称为“火车”的缘故吧 。但是,史蒂芬孙没有气馁,而是不断进行改进 。他在车厢下面加装了减震的弹簧,用熟铁代替生铁作铁轨的材料,在枕木下加铺了小石子,增加车头和车厢的车轮数量,把蒸汽机安装在车头以减少发生危险时的损害等 。到1825年史蒂芬孙试运行“旅行者号”机车时,情况已经有了相当大的改善 。“旅行者号”牵引着6节煤车、20节挤满乘客的车厢,载重达90吨,时速15英里 。这一壮观场面吸引了众多的人前来观看 。铁路两旁人山人海;还有人骑着马,打着红旗走在火车前面开道 。随着火车的一声鸣叫,它向全世界宣告了铁路时代的到来 。1829年,史蒂芬孙试製成功了更为先进的“火箭号”机车 。(以上【史蒂芬孙与蒸汽机车】内容来自于北师大版历史教科书)运输工具1769年尼古拉·约瑟夫·居纽首次用他的“蒸汽车”展示了自动的蒸汽车的可行性 。这辆车可以说是第一辆汽车 。这辆车作为运输工具不太有用,但用来拖农具却很不错 。一直到20世纪初蒸汽机汽车依然可以与其它驱动方式的汽车抗衡 。今天大多数汽车是用内燃机驱动的 。蒸汽机汽车最大的缺点是它至少需要30秒钟时间来获得足够的压力 。世界上第一列蒸汽机火车是1804年2月21日理察·特拉维斯克在威尔斯展示的 。构造蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连桿机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成 。汽缸和底座是静止部分 。