- 问答
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问 瓦特为什么能够发明蒸汽机?
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问 蒸汽机是瓦特发明的吗？自然老师说蒸汽机不是瓦特发明的
288d36d5f3cc 世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗（Hero of Alexandria）于1世纪发明的汽转球（Aeolipile），不过它只不过是一个玩具而已。 约1679年法国物理学家丹尼斯·巴本在观察蒸汽逃离他的高压锅后制造了第一台蒸汽机的工作模型。约与此同时萨缪尔·莫兰也提出了蒸汽机的主意。1698年托马斯·塞维利、1712年托马斯·纽科门和1769年詹姆斯·瓦特制造了早期的工业蒸汽机，他们对蒸汽机的发展都做出了自己的贡献。1807年罗伯特·富尔顿第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。瓦特并不是蒸汽机的发明者，在他之前，早就出现了蒸汽机，即纽科门蒸汽机，但它的耗煤量大、效率低。瓦特运用科学理论，逐渐发现了这种蒸汽机的毛病所在。从1765年到1790年，他进行了一系列发明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多，最终发明出了现代意义上的蒸汽机。
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问 瓦特几时制成蒸汽机？答案
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问 瓦特是怎么发明蒸汽机的？
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问 蒸汽机是瓦特发明的还是瓦特改造的
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问 瓦特发明蒸汽机后……？
63d4461a101d 正如其它很多重大发明一样，关于瓦特是否是一些蒸汽机相关的专利的发明者上一直有很多争议。但对于其中最重要的分离式冷凝器，毫无争议是由瓦特最早提出并独自发明的。从1780年左右，瓦特开始采取措施，对一些听说到的别人的主意预先提请专利，以保证蒸汽机的整体发明属于自己并防止其他人介入。瓦特在1784年8月17日给博尔顿的一封信中说道：“我对于轮盘支架的描述是我在允许的时间与场地条件下能做的最好的情况；但是它本身还有很大缺陷，我这样做的目的只是为了防止其他人获取类似的专利。” 有人认为瓦特不允许其雇员威廉·默多克参与其高压蒸汽机的研制，从而推延了该项发明的产生。瓦特还与博尔顿一起压制其他一些工程师的工作，如乔纳森·霍恩布劳尔（Jonathan Hornblower）在1781年发明了另外一种蒸汽引擎，但是因被诉侵犯了瓦特的专利而失败。瓦特在1781年申报的“太阳与行星”曲杆齿轮联动装置的专利，在1784年申报的一项蒸汽机专利，都有很强的证据显示是由其手下的工程师威廉·默多克发明。瓦特在1782年1月3日给博尔顿的一封信中提到该项发明的产生时说道：“我试验了一个圆周运转的引擎模型，它是由威廉·默多克在我原有的计划上重新提出并实现的。。。” 但威廉·默多克本人从未对这项专利的所有权提出过异议，他一生都工作于博尔顿与瓦特的公司，并在瓦特退休后被吸收为合伙人之一。即便在原来阻碍瓦特发明的曲柄专利于1974年过期后，瓦特的蒸汽机也一直继续采用这项“太阳与行星”传动技术。据说瓦特还曾阻挠其它一些非自己专利的蒸汽机的发明与推广，并认为用蒸汽机来推动车辆是不可能的事情。
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问 瓦特为什么发明蒸汽机
5be04cedccbc 有一天，学校中的一架纽可门蒸汽机 （纽可门单动蒸汽机是当时许多种 蒸汽机中比较完美的一种）坏了，校方让瓦特去修理。他把机件拆开逐一细 看后，发现这种蒸汽机有很多缺点，因为该机的汽室全露在空气中，当蒸汽 进入冷冰冰的汽缸时，为了加热气缸，就要消耗很多热量；而为了降低气缸 内的温度，使汽缸里的蒸气冷凝，又必需喷冷水。这样，几乎四分之三的蒸 气被白白浪费掉，以致热效率很低。 瓦特将该机修好后，决心对纽可门蒸汽机进行改造。当时热和功的转换 定律已经被发现，瓦特读过这方面的书。他根据自己的丰富知识和多年实践 经验，在纽可门蒸汽机上加了一个与汽缸分离的冷凝器。这样一来，汽缸就 不必用冷水降温了，而可以让汽缸始终保持与蒸汽一样的温度；他又在有丰 富经验的机械工人帮助下，解决了制造精密汽缸、活塞的工艺问题。这样， 瓦特就从根本上改进了纽可门蒸汽机，创造了他的单动作蒸汽机。这种蒸汽 机的耗煤量只有纽可门蒸汽机的四分之一，动作又比纽可门蒸汽机迅速。这 种蒸汽机的制造成功，给煤矿矿井的排水带来很大方便，深受使用单位的欢 迎。 即使这样瓦特也不满足。他想，以往的各种蒸汽机都是利用蒸气冷凝造 成了真空条件，让大气压力去做功的。为什么不可以直接利用蒸气产生的压 力去做功呢？他打破前人的框框，作了种种设计，经过近10年的紧张劳动和 多次重大改进，终于在1784年设计制造出了一种往复式蒸汽机。这种蒸汽机的特点，一是使蒸气通过一个滑阀装置从两端轮流进入汽缸，变成一种双动 作蒸汽机，二是采用曲轴连杆装置，将活塞的往复运动转变为曲轴的转动； 三是设置了离心式调速器，对蒸汽机的转速实行自动控制。瓦特在设计上精 心构思，对蒸汽机的制作进行了重大改进，创造了第一台名副其实的蒸汽机
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问 蒸汽机的主要构造
83968b865af0 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。 功效 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℃。 效率 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。 转速 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。 意义 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。 构造 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。 在蒸汽锅炉中，通过燃烧过程水沸腾为蒸汽。通过管道蒸汽被送到汽缸。阀门控制蒸汽到达汽缸的时间，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 蒸汽机结构图 动活塞运动。蒸汽在汽缸内推动活塞做功，冷却的蒸汽通过管到被引入冷凝器重新凝结为水。这个过程在蒸汽机运动时不断重复。 一般的蒸汽机有三个汽缸组成一个组。蒸汽机直接将活塞的上下运动转化为船轴的旋转运动。现在新造的蒸汽机中还包含了一个小的涡轮机，从汽缸中出来的蒸汽还可以利用它的余热在推动这个涡轮机来提高整个驱动装置的效率。这个涡轮机也与船的螺旋浆轴相连。
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问 蒸汽机的构造
9f23bd86145e 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。 功效 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℃。 效率 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。 转速 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。 意义 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。 构造 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。 在蒸汽锅炉中，通过燃烧过程水沸腾为蒸汽。通过管道蒸汽被送到汽缸。阀门控制蒸汽到达汽缸的时间，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 蒸汽机结构图 动活塞运动。蒸汽在汽缸内推动活塞做功，冷却的蒸汽通过管到被引入冷凝器重新凝结为水。这个过程在蒸汽机运动时不断重复。 一般的蒸汽机有三个汽缸组成一个组。蒸汽机直接将活塞的上下运动转化为船轴的旋转运动。现在新造的蒸汽机中还包含了一个小的涡轮机，从汽缸中出来的蒸汽还可以利用它的余热在推动这个涡轮机来提高整个驱动装置的效率。这个涡轮机也与船的螺旋浆轴相连。
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问 蒸汽机燃料是什么?
00372e6ca661 现代蒸汽机的最大的优点是它几乎可以利用所有的燃料将热能转化为机械能。不象内燃机那样它对其燃料不挑剔。此外没有蒸汽机的话原子能无法被使用。原子反应堆即不直接产生机械能，又不直接产生电能，原子反应堆实际上只是加热水，这个水被沸腾后的蒸汽通过蒸汽机来转化为有用的功。蒸汽不一定需要通过燃烧来产生，比如使用太阳能聚热器也可以产生蒸汽推动蒸汽机。 另一种有类似优点的小巧的外燃机是斯特林发动机。其缺点是它在许多情况下难以运行。现代的混合动力汽车就是为了弥补这个缺点而设计的。 尤其在高山上蒸汽机机车的优点显著，因为它们也可以在比较低的气压下运行。当南美洲将用柴油-电力机车取代它们的蒸汽机车后这一点就被发现了。在高山上他们不得不放弃使用功率比较高的柴油机车，取而代之的还是功率虽然不如柴油机车但不受海拔限制的蒸汽机车。 在瑞士和奥地利新的齿轨铁路使用现代的蒸汽机，这些蒸汽机只需要一个人来运行，比起过去的蒸汽机它节省60%的燃料，比起电力机和柴油机它轻50%，因此对齿轨的磨损小得多。在日内瓦湖上也有一艘新的蒸汽机船，它是世界上第一艘遥控的蒸汽机船。
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