Ⅰ 蒸汽機是怎麼做的什麼原理怎麼發明的
蒸汽機的發明運用了將熱能轉換為機械能. 直到1769年瓦特(J.Watt)進一步改進後,蒸汽機才得到廣泛應用。
蒸汽機有一個鍋爐室,把水加熱,當水受熱氣化後變成水蒸汽,同時體積膨脹,靠巨大的氣壓來推動活塞運動,產生機械能,其中有一定的裝置主要是類似活塞式抽水機中的凡爾,控制蒸汽推動活塞往復動動,再通過曲柄連桿機構把活塞的往復動動轉化成轉動.以此來推動各種設備做功,將內能轉化為機械能。
蒸汽機的歷史可以追溯到古希臘時代。公元50年,希羅(Heron)發明過一種演示用的蒸汽輪球。當加熱後蒸汽從噴嘴噴出時,輪球就會沿相反方向旋轉。可是當時這一創造成果並沒有得到實際應用,發明者自己也沒有這種打算。1000多年過去了,當工礦業有了發展,才有人試圖製造從礦井裡排水的蒸汽泵。1630年就有人曾因發明以蒸汽為動力的提水機械而獲專利,不過所有活動都只限於設計或試制,沒有實用價值。實際上只有德國的巴本(D.Papin)、英國的薩弗里(T.Savery)和紐可門(T.Newcomen)才是蒸汽機的發明者。
薩弗里是英國工程師,他在1689~1712年間,先後創制了幾種蒸汽機。其中有一種直接用於提水的機器。其工作原理是:蒸汽從鍋爐通過打開的閥門進入氣包,再把水從那裡通過活動閥(這時另一活動閥關閉)壓到儲水池中,當氣包中的水所剩無幾時,關上閥門,從水箱向氣包放水冷卻,於是氣包內形成負壓(負壓的意思是這里的氣壓比大氣壓低),在大氣壓的作用下,水從吸筒經活動閥進入氣包(這時另一閥門關閉)。如此周而復始,達到連續抽水的目的。這種蒸汽機提水的高度據說只有7米,每小時可提水十幾噸,但它需有人每隔十幾秒關一次閥門。如果忘記及時啟閉閥門,就有可能引起鍋爐爆炸。再加上礦井很深,往往需用幾台蒸汽機分幾個台階提水,既不經濟,也欠安全,所以礦主們不大願意採用。
紐可門的蒸汽機是在薩弗里的蒸汽機的基礎上進一步改進的產物。紐可門是一位鐵匠。他在活塞上加了一龐大的搖臂,搖臂的一側掛有平衡重物,重物下面連著抽水唧筒桿。重物由於自身重量下降時,拉動活塞升起,蒸汽從鍋爐經過打開了的閥門進入氣包,這時關閉閥門,通過氣包的水門打開,冷水從水箱進入氣包,使蒸汽冷凝,氣包內形成負壓。在大氣壓的作用下,活塞向下移動,將抽水唧筒桿提起。
紐可門蒸汽機的優點是把動力部分的抽水唧筒分開,氣壓較低,比較安全。後來又有人把閥門啟閉的工序改用飛輪,實現了自動化,於是就有不少礦山樂於採用。
紐可門蒸汽機的效率非常低,直到1769年瓦特(J.Watt)進一步改進後,蒸汽機才得到廣泛應用。
瓦特是蘇格蘭發明家,1763年1月19日生於格林諾克的工人家庭里,由於家庭影響,從小就熟悉機械製造的基本知識,18歲到倫敦一家鍾錶店當學徒工,學會了使用工具和製造器械的手藝。他利用業余時間刻苦學習,努力實踐,掌握了羅盤、象限儀、經緯儀等復雜儀器的製造技術。後來瓦特到格拉斯哥大學,負責教學儀器的修理。他在修理工作中進一步熟悉了這種蒸汽機的結構,搞清了它的原理,並找到了效率低的原因。原來,紐可門蒸汽機的汽缸每次推動活塞後都要噴進冷水,使蒸汽凝結,所以汽缸要反復加熱,白白消耗掉許多熱能。1769年瓦特發明冷凝器,發明了製造精密汽缸和活塞的工藝,創造了單動作蒸汽機。他經過不斷試驗,又發明了雙動作蒸汽機,從汽缸兩邊推動活塞運動。他利用曲柄機構,使往復的直線運動轉變為旋轉運動。他還設計了離心式節速器控制蒸汽機的轉速。經過他一系列革新,蒸汽機逐步完善,效率也大有提高。工業界廣泛採用蒸汽機,促進了工業革命的到來。
Ⅱ 瓦特發明 蒸汽機原理
正如其它很多重大發明一樣,關於瓦特是否是一些蒸汽機相關的專利的發明者上一直有很多爭議。但對於其中最重要的分離式冷凝器,毫無爭議是由瓦特最早提出並獨自發明的。從1780年左右,瓦特開始採取措施,對一些聽說到的別人的主意預先提請專利,以保證蒸汽機的整體發明屬於自己並防止其他人介入。瓦特在1784年8月17日給博爾頓的一封信中說道:
「我對於輪盤支架的描述是我在允許的時間與場地條件下能做的最好的情況;但是它本身還有很大缺陷,我這樣做的目的只是為了防止其他人獲取類似的專利。」
有人認為瓦特不允許其雇員威廉·默多克參與其高壓蒸汽機的研製,從而推延了該項發明的產生。瓦特還與博爾頓一起壓制其他一些工程師的工作,如喬納森·霍恩布勞爾(jonathan
hornblower)在1781年發明了另外一種蒸汽引擎,但是因被訴侵犯了瓦特的專利而失敗。
瓦特在1781年申報的「太陽與行星」曲桿齒輪聯動裝置的專利,在1784年申報的一項蒸汽機專利,都有很強的證據顯示是由其手下的工程師威廉·默多克發明。瓦特在1782年1月3日給博爾頓的一封信中提到該項發明的產生時說道:
「我試驗了一個圓周運轉的引擎模型,它是由威廉·默多克在我原有的計劃上重新提出並實現的。。。」
但威廉·默多克本人從未對這項專利的所有權提出過異議,他一生都工作於博爾頓與瓦特的公司,並在瓦特退休後被吸收為合夥人之一。即便在原來阻礙瓦特發明的曲柄專利於1974年過期後,瓦特的蒸汽機也一直繼續採用這項「太陽與行星」傳動技術。
據說瓦特還曾阻撓其它一些非自己專利的蒸汽機的發明與推廣,並認為用蒸汽機來推動車輛是不可能的事情。
Ⅲ 瓦特發明的蒸汽機原理是什麼 簡單一點的
蒸汽機:相對內燃機講屬於「外燃機」。由鍋爐與汽缸、活塞 連桿機構、配汽機構等構成,燃料加熱鍋爐(燃料在汽缸外燃燒,叫「外燃機」),將水燒開,產生蒸汽,蒸汽通過配汽機構進入汽缸,推動活塞做往復運 用酒精燈對燒瓶加熱,使水沸騰,蒸汽便把注射器的活塞向上推起。當達到一定高度時,打開夾子使蒸汽從橡皮管放出,這時活塞又落下來。這樣重復操作,可觀察活塞的往復運動,演示蒸汽機的簡單工作原理。
求採納
Ⅳ 瓦特是怎麼發明蒸汽機的
蒸汽機不是瓦抄特發明的,他只是解決了前人發明的蒸汽機的缺點而已。
世界上第一台蒸汽機是由古希臘數學家亞歷山大港的希羅(Hero
of
Alexandria)於1世紀發明的汽轉球(Aeolipile),不過它只不過是一個玩具而已。
約1679年法國物理學家丹尼斯·巴本在觀察蒸汽逃離他的高壓鍋後製造了第一台蒸汽機的工作模型。約與此同時薩繆爾·莫蘭也提出了蒸汽機
1698年托馬斯·塞維利、1712年托馬斯·紐科門和1769年詹姆斯·瓦特製造了早期的工業蒸汽機,他們對蒸汽機的發展都做出了自己的貢獻。1807年羅伯特·富爾頓第一個成功地用蒸汽機來驅動輪船。瓦特並不是蒸汽機的發明者,在他之前,早就出現了蒸汽機,即紐科門蒸汽機,但它的耗煤量大、效率低。瓦特運用科學理論,逐漸發現了這種蒸汽機的毛病所在。從1765年到1790年,他進行了一系列發明,比如分離式冷凝器、汽缸外設置絕熱層、用油潤滑活塞、行星式齒輪、平行運動連桿機構、離心式調速器、節氣閥、壓力計等等,使蒸汽機的效率提高到原來紐科門機的3倍多,最終發明出了現代意義上的蒸汽機。
Ⅳ 你能說出瓦特發明的蒸汽機的原理嗎
水沸騰後水蒸氣膨脹對物體做功,自身內能減小溫度降低。水蒸氣液化成微小水滴,形成白霧,內能轉化為機械能。
Ⅵ 瓦特是如何發明蒸汽機的
大家都是這么認為的,瓦特看到水壺里的水沸騰將壺蓋頂起受到啟發而發明內出蒸汽機的。
蒸汽機的作容用就是將熱能轉化為機械能的裝置,結構很簡單,就是一鍋爐上有帶傳動桿的活塞,當對鍋爐加熱,鍋爐裡面的水沸騰產生的水蒸氣將活塞推動而轉化為機械能。水蒸氣做功後內能減少,又會凝結為水,活塞又縮進去。蒸汽機就這樣循環地對外界做功。
Ⅶ 瓦特發明蒸汽機是利用了沸騰的原理對嗎
瓦特發明蒸汽來機是利用了沸騰的原理源。
瓦特發明蒸汽機是受到了沸騰的水釋放出水蒸汽將水壺蓋掀起的啟示。
1756年,瓦特來到格拉斯哥大學當一名儀器修理工,接觸到了新的機器,最後改進了人類適用的蒸汽機,把人類的歷史推進到蒸汽機時代。
Ⅷ 瓦特是如何發明蒸汽機的
瓦特對蒸汽機的最初設想
1764年.學校請瓦特修理一台紐可門式蒸汽機.在修理的過程中.瓦特熟悉了蒸汽機的構造和原理.並且發現了這種蒸汽機的兩大缺點:活塞動作不連續而且慢,蒸汽利用率低.浪費原料.以後.瓦特開始思考改進的辦法.直到1765年的春天.在一次散步時.瓦特想到.既然紐可門蒸汽機的熱效率低是蒸汽在缸內冷凝造成的.那麼為什麼不能讓蒸汽在缸外冷凝呢?瓦特產生了採用分離冷凝器的最初設想.
在產生這種設想以後.瓦特在同年設計了一種帶有分離冷凝器的蒸汽機.按照設計.冷凝器與汽缸之間有一個調節閥門相連.使他們既能連通又能分開.這樣.既能把做工後的蒸汽引入汽缸外的冷凝器.又可以使汽缸內產生同樣的真空.避免了汽缸在一冷一熱過程中熱量的消耗.據瓦特理論計算.這種新的蒸汽機的熱效率將是紐可門蒸汽機的三倍.從理論上說.瓦特的這種帶有分離器冷凝器的蒸汽機顯然優於紐可門蒸汽機.但是.要把理論上的東西變為實際上的東西.把圖紙上的蒸汽機變為實在的蒸汽機.還要走很長的路.瓦特辛辛苦苦造出了幾台蒸汽機.但效果反而不如紐可門蒸汽機.甚至四處漏氣.無法開動.盡管耗資巨大的試驗使他債台高築.但他沒有在困難面前怯步. 繼續進行試驗.當布萊克知道瓦特的奮斗目標和困難處境時.他把瓦特介紹給了自己一個十分富有的朋友--化工技師羅巴克.當時羅巴克是一個十分富有的企業家.他在蘇格蘭的卡隆開辦了第一座規模較大的煉鐵廠.雖然當時羅巴克已近50歲.但對科學技術的新發明仍然傾注著極大的熱情.他對當時只有三十來歲的瓦特的新裝置很是贊許.當即與瓦特簽訂合同.贊助瓦特進行新式蒸汽機的試制.
從1766年開始.在三年多的時間里.瓦特克服了在材料和工藝等各方面的困難.終於在1769年制出了第一台樣機.同年.瓦特因發明冷凝器而獲得他在革新紐可門蒸汽機的過程中的第一項專利.第一台帶有冷凝器的蒸汽機雖然試製成功了.但它同紐可門蒸汽機相比.除了熱效率有顯著提高外.在作為動力機來帶動其他工作機的性能方面仍未取得實質性進展.就是說.瓦特的這種蒸汽機還是無法作為真正的動力機.
蒸汽機的銷售
由於瓦特的這種蒸汽機仍不夠理想.銷路並不廣.當瓦特繼續進行探索時.羅巴克本人已瀕於破產. 他又把瓦特介紹給了自己的朋友.工程師兼企業家博爾頓.以便瓦特能得到贊助繼續進行他的研製工作.博爾頓當時經四十多歲.是位能乾的工程師和企業家.他對瓦特的創新精神表示贊賞.並願意贊助瓦特.博爾頓經常參加社會活動.他是當時伯明翰地區著名的科學社團[圓月學社"的主要成員之一.參加這個學社的大多都是本地的一些科學家.工程師.學者以及科學愛好者.經博爾頓的介紹.瓦特也參加了圓月學社.在圓月學社活動期間.由於與化學家普列斯特列等交往.瓦特對當時人們關注的氣體化學與熱化學有了更多的了解.為他後來參加水的化學成分的爭論奠定了基礎.更重要的是.圓月學社的活動使瓦特進一步增長了科學見識.活躍了科學思想.
瓦特自與博爾頓合作之後即在資金.設備.材料等方面得到大力支持.瓦特又生產了兩台帶分離冷凝器的蒸汽機.由於沒有顯著的改進.這兩台蒸汽機並沒有得到社會的關注.這兩台蒸汽機耗資巨大.使博爾頓也瀕臨破產.但他仍然給瓦特以慷慨的贊助.在他的支持下.瓦特以百折不撓的毅力繼續研究. 自1769年試制出帶有分離冷凝器的蒸汽機樣機之後.瓦特就已看出熱效率低已不是他的蒸汽機的主要弊病.而活塞只能作往返的直線運動才是它的根本局限.1781年.瓦特仍然在參加圓月學社的活動.也許在聚會中會員們提到天文學家赫舍爾在當年發現的天王星以及由此引出的行星繞日的圓周運動啟發了他.也許是鍾表中的齒輪的圓周運動啟發了他.他想到了把活塞往返的直線運動變為旋轉的圓周運動就可以使動力傳給任何工作機.同年.他研製出了一套被稱為[太陽和行星"的齒輪聯動裝置.終於把活塞的往返的直線運動轉變為齒輪的旋轉運動.為了使輪軸的旋軸增加慣性.從而使圓周運動更加均勻.瓦特還在輪軸上加裝了一個火飛輪.由於對傳統機構的這一重大革新.瓦特的這種蒸汽機才真正成為了能帶動一切工作及的動力機.1781年底.瓦特以發明帶有齒輪和拉桿的機械聯動裝置獲得第二個專利.
由於這種蒸汽機加上了輪軸和飛輪.這時的蒸汽機在把活塞的往返直線運動轉變為輪軸的旋轉運動時.多消耗了不少能量.這樣.蒸汽機的效率不是很高.動力不是很大.為了進一步提高蒸汽機的效率.增大蒸汽機的效率.瓦特在發明齒輪聯動裝置之後.對汽缸本身進行了研究.他發現.他雖然把紐可門蒸汽機的內部冷凝變成了外部冷凝.使蒸汽機的熱效率有了顯著提高.但他的蒸汽機中蒸汽推動活塞的沖程工藝與紐可門蒸汽機沒有不同.兩者的蒸汽都是單項運動.從一端進入.另一端出來.他想.如果讓蒸汽能夠從兩端進入和排出.就可以讓蒸汽即能推動活塞向上運動又能推動活塞向下運動.那麼.他的效率就可以提高一倍.1782年.瓦特根據這一設想.試制出了一種帶有雙向裝置的新汽缸.由此瓦特獲得了他的第三項專利.把原來的單項汽缸裝置改裝成雙向汽缸.並首次把引入汽缸的蒸汽由低壓蒸汽變為高壓蒸汽.這是瓦特在改進紐可門蒸汽機的過程中的第三次飛躍.通過這三次技術飛躍.紐可門蒸汽機完全演變為了瓦特蒸汽機.
從最初接觸蒸汽技術到瓦特蒸汽機研製成功.瓦特走過了二十多年的艱難歷程.瓦特雖然多次受挫.屢遭失敗.但他仍然堅持不懈.百折不回.終於完成了對紐可門蒸汽機的三次革新.使蒸汽機得到了更廣泛的應用.成為改造世界的動力.
1784年.瓦特以帶有飛輪.齒輪聯動裝置和雙向裝置的高壓蒸汽機的綜合組裝取得了他在革新紐可門蒸汽機過程中的第四項專利.1788年.瓦特發明了離心調速器和節氣閥,1790年.他又發明了汽缸示工器.至此瓦特完成了蒸汽機發明的全過程
Ⅸ 瓦特蒸汽機的原理
蒸汽機按蒸汽在活塞一側或兩側工作,可分為單作用和雙作用式;按汽缸布置方式,可分為立和卧式;按蒸汽是在一個汽缸
中膨脹或依次連續在多個汽缸中膨脹,可分為單脹式和多脹式;按蒸汽在汽缸中的流向,可分為迴流式和單流式;按排汽方式和排汽壓力可分為凝汽式、大氣式和背壓式。
簡單蒸汽機主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連桿機構、滑閥配汽機構、調速機構和飛輪等部分組成,汽缸和底座是靜止部分。從鍋爐來的新蒸汽,經主汽閥和節流閥進入滑閥室,受滑閥控制交替地進入汽缸的左側或右側,推動活塞運動。
蒸汽機的發展首先體現在功率和效率的提高,而這又主要取決於蒸汽參數的提高。初期蒸汽機的蒸汽壓力僅為0.11~0.13兆帕,19世紀初才達到0.35~0.7兆帕,20世紀20年代曾用到6~10兆帕。在蒸汽溫度上,19世紀末還不超過250℃,而到20世紀30年代曾用到450~480℃。
至於效率,瓦特初期連續運轉的蒸汽機,按燃料熱值計總效率不超過3%;到1840年,最好的凝汽式蒸汽機總效率可達8%;到20世紀,蒸汽機最高效率可達到20%以上。
在轉速方面,18世紀末瓦特蒸汽機僅40~50轉/分;20世紀初轉速達到100~300轉/分,個別蒸汽機曾達到2500轉/分。在功率方面,最初單機功率僅幾馬力,20世紀初的一台船用蒸汽機的功率可達25000馬力。
隨著蒸汽參數和功率的提高,蒸汽已不可能在一個汽缸中繼續膨脹,還必須在相連接的汽缸中繼續膨脹,於是出現了多級膨脹的蒸汽機。蒸汽機因受到潤滑油閃點的限制,所用蒸汽的最高溫度一般都不超過400℃,機車,船用等移動式蒸汽機還略低一些,多數不高於350℃。考慮到膨脹的可能性和結構的經濟性,常用壓力在2.5兆帕以下。蒸汽參數受到限制,從而也限制了蒸汽機功率的進一步提高。
蒸汽機的出現和改進促進了社會經濟的發展,但同時經濟的發展反過來又向蒸汽機提出了更高的要求,如要求蒸汽機功率大、效率高、重量輕、尺寸小等。盡管人們對蒸汽機作過許多改進,不斷擴大它的使用范圍和改善它的性能,但是隨著汽輪機和內燃機的發展,蒸汽機因存在不可克服的弱點而逐漸衰落。
Ⅹ 瓦特的蒸汽機有什麼原理
「由於蒸汽是一種具有彈性的物體,因此,凡是有真空的地方,它就無孔不入。如果在汽缸和蒸汽室之間加一個通道,蒸汽就會進入裡面而冷凝,這樣就不用冷卻汽缸,紐科門機的問題不就迎刃而解了嗎?」
想到這里,瓦特便開始重新設想未來蒸汽機的構造:蒸汽因為具有推動力,所以能夠沖入真空的容器里。要是把真空的容器附在汽筒上,蒸汽經過汽筒後就必定會進入那個容器里去,那麼,蒸汽就可以在那個容器里凝結,而不必在汽筒中凝結。也就是說,為了蒸汽的凝結,只要另外再做一個凝結器連接在汽筒上就行了。這樣一來,蒸汽就在那裡凝結,而不需要再把汽筒冷卻,汽筒就始終是真空的了。
這樣各種不同的作用,分別在不同的容器內進行,汽筒就可一直保持熱度,凝結器就可以永遠使它冷卻下去,這樣一來,連一絲蒸汽也不會浪費掉了。
初步的設想完成了,接下來的問題是如何把設想變為現實。瓦特又開始思考了,傳統的紐科門機的冷凝器是如何使噴灑的水、凝結的水以及漏進來的空氣排出去的呢?
這個問題又在困擾著瓦特,經過反復的思考,他想出了一個辦法:在下面設計一個排水口,將水自管子中擠壓出來,當蒸汽沖進去時,又可以將空氣也擠壓出來。