蒸汽机原理(蒸汽机原理动画图)-趣虎号

蒸汽机的原理是什么

蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽机的出现曾引起了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机，后来才逐渐让位于内燃机和汽轮机等。

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。

简单蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、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。从锅炉来的新蒸汽，经主汽阀和节流阀进入滑阀室，受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧，推动活塞运动。

蒸汽机的发展首先体现在功率和效率的提高，而这又主要取决于蒸汽参数的提高。初期蒸汽机的蒸汽压力仅为0.11～0.13兆帕，19世纪初才达到0.35～0.7兆帕，20世纪20年代曾用到6～10兆帕。在蒸汽温度上，19世纪末还不超过250℃，而到20世纪30年代曾用到450～480℃。

至于效率，瓦特初期连续运转的蒸汽机，按燃料热值计总效率不超过3％；到1840年，最好的凝汽式蒸汽机总效率可达8％；到20世纪，蒸汽机最高效率可达到20％以上。

在转速方面，18世纪末瓦特蒸汽机仅40～50转/分；20世纪初转速达到100～300转/分，个别蒸汽机曾达到2500转/分。在功率方面，最初单机功率仅几马力，20世纪答颤弊初的一台船用蒸汽机的功率可达25000马力。

随着蒸汽参数和功率的提高，蒸汽已不可能洞埋在一个汽缸中继续膨胀，还必须在相连接的汽缸中继续膨胀，于是出现了多级膨胀的蒸汽机。蒸汽机因受到润滑油闪点的限制，所用蒸汽的最高温度一般都不超过400℃，机车，船用等移动式蒸汽机还略低一些，多数不高于350℃。考虑到膨胀的可能性和结构的经济性，常用压力在2.5兆帕以下。蒸汽参数受到限制，从而也限制了蒸汽机功率的进一步提高。

蒸汽机的出现和改进促进了社会经济的发展，但同时经济的发展反过来又向蒸汽机提清族出了更高的要求，如要求蒸汽机功率大、效率高、重量轻、尺寸小等。尽管人们对蒸汽机作过许多改进，不断扩大它的使用范围和改善它的性能，但是随着汽轮机和内燃机的发展，蒸汽机因存在不可克服的弱点而逐渐衰落。

蒸汽机是怎么做的什么原理怎么发明的

蒸汽机的发明运用了将热能转换为机械能.直到1769年瓦特（J.Watt）进一步改进后，蒸汽机才得到广泛应用。

蒸汽机有一个锅炉室,把水加热,当水受热气化后变成水蒸汽,同时体积膨胀,靠巨大的气压来推动活塞运动,产生机械能,其中有一定的装置主要是类似活塞式抽水机中的凡尔,控制蒸汽推动活塞往复动动,再通过曲柄连杆机构把活塞的往复动动转化成转动.以此来推动各种设备做功，将内能转化为机械能。

蒸汽机的历史可以追溯到古希腊时代。公元50年，希罗（Heron）发明过一种演示用的蒸汽轮球。当加热后蒸汽从喷嘴喷出时，轮球就会沿相反方向旋转。可是当时这一创造成果并没有得到实际应用，发明者自己也没有这种打算。1000多年过去了，当工矿业有了发展，才有人试图制造从矿井里排水的蒸汽泵。1630年就有人曾因发明以蒸汽为动力的提水机械而获专利，不过所有活动都只限于设计或试制，没有实用价值。实际上只有德国的巴本（D.Papin）、英国的萨弗里（T.Savery）和纽可门（T.Newcomen）才是蒸汽机的发明者。

萨弗里是英国工程师，他在1689～1712年间，先后创制了几种蒸汽机。其中有一种直接用于提水的机器。其工作原理是：蒸汽从锅炉通过打开的阀门进入气包，再把水从那里通过活动阀（这时另一活动阀关闭）压到储水池中，当气包中的水所剩无几时，关上阀门，从水箱向气包放水冷却，于是气包内形成负压（负压的意思是这里的气压比大气压低），在大气压的作用下，水从吸筒经活动阀进入气包（这时另一阀门关闭）。如此周而复始，达到连续抽水的目的。这种蒸汽机提水的高度据说只有7米，每小时可提水十几吨，但它需有人每隔十几秒关一次阀门。如果忘记及时启闭阀门，就有可能引起锅炉爆炸。再加上矿井很深，往往需用几台蒸汽机分几个台阶提水，既不经济，也欠安全，所以矿主们不大愿意采用。

纽可门的蒸汽机是在萨弗里的蒸汽机的基础上进一步改进的产物。纽可门是一位铁匠。他在活塞上加了一庞大的摇臂，摇臂的一侧挂有平衡重物，重物下面连着抽水唧筒杆。重物由于自身重量下降时，拉动活塞升起，蒸汽从锅炉经过打开了的阀门进入气包，这时关闭阀门，通过气包的水门打开，冷水从水箱进入气包，使蒸汽冷凝，气包内形成负压。在大气压的作用下，活塞向下移动，将抽水唧筒杆提起。

纽可门蒸汽机的优点是把动力部分的抽水唧筒分开，气压较低，比较安全。后来又有人把阀门启闭的工序改用飞轮，实现了自动化，于是就有不少矿山乐于采用。

纽可门蒸汽机的效率非常低，直到1769年瓦特（J.Watt）进一步改进后，蒸汽机才得到广泛应用。

瓦特是苏格兰发明家，1763年1月19日生于格林诺克的工人家庭里，由于家庭影响，从小就熟悉机械制造的基本知识，18岁到伦敦一家钟表店当学徒工，学会了使用工具和制造器械的手艺。他利用业余时间刻苦学习，努力实践，掌握了罗盘、象限仪、经纬仪等复杂仪器的制造技术。后来瓦特到格拉斯哥大学，负责教学仪器的修理。他在修理工作中进一步熟悉了这种蒸汽机的结构，搞清了它的原理，并找到了效率低的原因。原来，纽可门蒸汽机的汽缸每次推动活塞后都要喷进冷水，使蒸汽凝结，所以汽缸要反复加热，白白消耗掉许多热能。1769年瓦特发明冷凝器，发明了制造精密汽缸和活塞的工艺，创造了单动作蒸汽机。他经过不断试验，又发明了双动作蒸汽机，从汽缸两边推动活塞运动。他利用曲柄机构，使往复的直线运动转变为旋转运动。他还设计了离心式节速器控制蒸汽机的转速。经过他一系列革新，蒸汽机逐步完善，效率也大有提高。工业界广泛采用蒸汽机，促进了工业革命的到来。