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把热能转化为机械能  

2012-09-19 15:45:34|  分类: 学而习之 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一七0五年萨弗利的蒸气机又被托马斯*可门发明的一种改进的蒸气机所代替。这部新蒸气机是人类第一次大规模地把热能转化为机械能的赏试。它不仅仅用于矿山中,而且不可以用于吸水池和水闸吸水。

然而,这种蒸气机也不能直接用作动力机,人们只能用它把水提升到蓄水池里,然后用来推动轮子。纽可门蒸气机也存在消费燃料多,费用昂贵的缺点,这些缺点又被瓦特发明的蒸气所克服。

詹姆斯*瓦特是英国人,父母是建筑师、造船师和木工。瓦特十三岁时在父亲的工厂里学制机模型,十八岁时被送到格拉多当学徒。一七五六后他在格拉斯哥开设了一个制造教具的作坊。当地行会借口他不是本地人而禁止开业。

格拉斯哥大学

由于常请他修理教具,而对他进行保护,并让他在大学附近开业。在这里他结识了几个著名的教授,如化学家布莱克和罗比森等,这些人对瓦特后来的发明,起了重的作用。

瓦特发明蒸气机

既是出于突然的灵感?也非出于遇然,而是实现出真知。与特制作教具时,经学修理纽可门的萨气机,在修理过程中,他发现小的蒸气比大的蒸机效率低得多。为了解决这个问题,他看了许多书,并求教于布莱克教授。

教授向他讲授了新发现的“热比”和“潜热”的原理,瓦特受到启发,认识到小蒸气机单位溶积比大蒸蒸气机大,因此,在冷凝后加热气缸所耗费的热量比例就大。于是,纽可门蒸气机效率不高的原因找到了,解决的办法是使冷凝这道工序不在气缸内进行,而在与气缸脱离的冷凝器中进行。可是,气缸与活塞的精密加工没有解决,这个难题被后来发明镗床的威尔金森帮助解决了。

一七六五年,瓦特研制成功分离冷凝器,这是蒸气机发展的一个重大进展,并于一七六九年取得了专利权。同年,瓦特明的火力发电机中减少蒸气和燃料消耗的一种新方法被批准了。

以前纽可门每小时每马力耗煤二十五公斤,热效率不到1%;而瓦特蒸气机只用四点三公斤,热效率提高到3%。瓦特的这个发明,使蒸气机的实用率大为增加。但是,要使成为机器的直接动力机,能够直接带动各种机械,还存在许多问题。

其中主要的就是怎样使活动杠杆的振动变为圆周运动。一七八四年,瓦特发明双向蒸气机。并且使活塞运动经过传递结构变为旋转运动,能带动一切机器。这样,蒸气机才成了大工业普遍应的动力机。

发明新的科学支术

发明新的科学技术虽然经过艰难的过程,但要使它成为机械的动力机并广泛使用于生产实现,遇到的困难就更大。蒸气机作为动力机应用于生产实现中,不仅要求有近代的机器制造业、冶金业、和采煤业等提供物质条件,同时还需要培养一代新的技术工人。

这不仅需要的巨额的资本,不断使蒸气机完善,而且还需要有更长的时期的生产实践来证明蒸气与水力机有更大的优越性。

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