Ⅰ 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。
Ⅱ 瓦特发明 蒸汽机原理
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。
Ⅲ 瓦特发明的蒸汽机原理是什么 简单一点的
蒸汽机:相对内燃机讲属于“外燃机”。由锅炉与汽缸、活塞 连杆机构、配汽机构等构成,燃料加热锅炉(燃料在汽缸外燃烧,叫“外燃机”),将水烧开,产生蒸汽,蒸汽通过配汽机构进入汽缸,推动活塞做往复运 用酒精灯对烧瓶加热,使水沸腾,蒸汽便把注射器的活塞向上推起。当达到一定高度时,打开夹子使蒸汽从橡皮管放出,这时活塞又落下来。这样重复操作,可观察活塞的往复运动,演示蒸汽机的简单工作原理。
求采纳
Ⅳ 瓦特是怎么发明蒸汽机的
蒸汽机不是瓦抄特发明的,他只是解决了前人发明的蒸汽机的缺点而已。
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
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。
Ⅳ 你能说出瓦特发明的蒸汽机的原理吗
水沸腾后水蒸气膨胀对物体做功,自身内能减小温度降低。水蒸气液化成微小水滴,形成白雾,内能转化为机械能。
Ⅵ 瓦特是如何发明蒸汽机的
大家都是这么认为的,瓦特看到水壶里的水沸腾将壶盖顶起受到启发而发明内出蒸汽机的。
蒸汽机的作容用就是将热能转化为机械能的装置,结构很简单,就是一锅炉上有带传动杆的活塞,当对锅炉加热,锅炉里面的水沸腾产生的水蒸气将活塞推动而转化为机械能。水蒸气做功后内能减少,又会凝结为水,活塞又缩进去。蒸汽机就这样循环地对外界做功。
Ⅶ 瓦特发明蒸汽机是利用了沸腾的原理对吗
瓦特发明蒸汽来机是利用了沸腾的原理源。
瓦特发明蒸汽机是受到了沸腾的水释放出水蒸汽将水壶盖掀起的启示。
1756年,瓦特来到格拉斯哥大学当一名仪器修理工,接触到了新的机器,最后改进了人类适用的蒸汽机,把人类的历史推进到蒸汽机时代。
Ⅷ 瓦特是如何发明蒸汽机的
瓦特对蒸汽机的最初设想
1764年.学校请瓦特修理一台纽可门式蒸汽机.在修理的过程中.瓦特熟悉了蒸汽机的构造和原理.并且发现了这种蒸汽机的两大缺点:活塞动作不连续而且慢,蒸汽利用率低.浪费原料.以后.瓦特开始思考改进的办法.直到1765年的春天.在一次散步时.瓦特想到.既然纽可门蒸汽机的热效率低是蒸汽在缸内冷凝造成的.那么为什么不能让蒸汽在缸外冷凝呢?瓦特产生了采用分离冷凝器的最初设想.
在产生这种设想以后.瓦特在同年设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机.按照设计.冷凝器与汽缸之间有一个调节阀门相连.使他们既能连通又能分开.这样.既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器.又可以使汽缸内产生同样的真空.避免了汽缸在一冷一热过程中热量的消耗.据瓦特理论计算.这种新的蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的三倍.从理论上说.瓦特的这种带有分离器冷凝器的蒸汽机显然优于纽可门蒸汽机.但是.要把理论上的东西变为实际上的东西.把图纸上的蒸汽机变为实在的蒸汽机.还要走很长的路.瓦特辛辛苦苦造出了几台蒸汽机.但效果反而不如纽可门蒸汽机.甚至四处漏气.无法开动.尽管耗资巨大的试验使他债台高筑.但他没有在困难面前怯步. 继续进行试验.当布莱克知道瓦特的奋斗目标和困难处境时.他把瓦特介绍给了自己一个十分富有的朋友--化工技师罗巴克.当时罗巴克是一个十分富有的企业家.他在苏格兰的卡隆开办了第一座规模较大的炼铁厂.虽然当时罗巴克已近50岁.但对科学技术的新发明仍然倾注着极大的热情.他对当时只有三十来岁的瓦特的新装置很是赞许.当即与瓦特签订合同.赞助瓦特进行新式蒸汽机的试制.
从1766年开始.在三年多的时间里.瓦特克服了在材料和工艺等各方面的困难.终于在1769年制出了第一台样机.同年.瓦特因发明冷凝器而获得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一项专利.第一台带有冷凝器的蒸汽机虽然试制成功了.但它同纽可门蒸汽机相比.除了热效率有显著提高外.在作为动力机来带动其他工作机的性能方面仍未取得实质性进展.就是说.瓦特的这种蒸汽机还是无法作为真正的动力机.
蒸汽机的销售
由于瓦特的这种蒸汽机仍不够理想.销路并不广.当瓦特继续进行探索时.罗巴克本人已濒于破产. 他又把瓦特介绍给了自己的朋友.工程师兼企业家博尔顿.以便瓦特能得到赞助继续进行他的研制工作.博尔顿当时经四十多岁.是位能干的工程师和企业家.他对瓦特的创新精神表示赞赏.并愿意赞助瓦特.博尔顿经常参加社会活动.他是当时伯明翰地区著名的科学社团[圆月学社"的主要成员之一.参加这个学社的大多都是本地的一些科学家.工程师.学者以及科学爱好者.经博尔顿的介绍.瓦特也参加了圆月学社.在圆月学社活动期间.由于与化学家普列斯特列等交往.瓦特对当时人们关注的气体化学与热化学有了更多的了解.为他后来参加水的化学成分的争论奠定了基础.更重要的是.圆月学社的活动使瓦特进一步增长了科学见识.活跃了科学思想.
瓦特自与博尔顿合作之后即在资金.设备.材料等方面得到大力支持.瓦特又生产了两台带分离冷凝器的蒸汽机.由于没有显著的改进.这两台蒸汽机并没有得到社会的关注.这两台蒸汽机耗资巨大.使博尔顿也濒临破产.但他仍然给瓦特以慷慨的赞助.在他的支持下.瓦特以百折不挠的毅力继续研究. 自1769年试制出带有分离冷凝器的蒸汽机样机之后.瓦特就已看出热效率低已不是他的蒸汽机的主要弊病.而活塞只能作往返的直线运动才是它的根本局限.1781年.瓦特仍然在参加圆月学社的活动.也许在聚会中会员们提到天文学家赫舍尔在当年发现的天王星以及由此引出的行星绕日的圆周运动启发了他.也许是钟表中的齿轮的圆周运动启发了他.他想到了把活塞往返的直线运动变为旋转的圆周运动就可以使动力传给任何工作机.同年.他研制出了一套被称为[太阳和行星"的齿轮联动装置.终于把活塞的往返的直线运动转变为齿轮的旋转运动.为了使轮轴的旋轴增加惯性.从而使圆周运动更加均匀.瓦特还在轮轴上加装了一个火飞轮.由于对传统机构的这一重大革新.瓦特的这种蒸汽机才真正成为了能带动一切工作及的动力机.1781年底.瓦特以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得第二个专利.
由于这种蒸汽机加上了轮轴和飞轮.这时的蒸汽机在把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动时.多消耗了不少能量.这样.蒸汽机的效率不是很高.动力不是很大.为了进一步提高蒸汽机的效率.增大蒸汽机的效率.瓦特在发明齿轮联动装置之后.对汽缸本身进行了研究.他发现.他虽然把纽可门蒸汽机的内部冷凝变成了外部冷凝.使蒸汽机的热效率有了显著提高.但他的蒸汽机中蒸汽推动活塞的冲程工艺与纽可门蒸汽机没有不同.两者的蒸汽都是单项运动.从一端进入.另一端出来.他想.如果让蒸汽能够从两端进入和排出.就可以让蒸汽即能推动活塞向上运动又能推动活塞向下运动.那么.他的效率就可以提高一倍.1782年.瓦特根据这一设想.试制出了一种带有双向装置的新汽缸.由此瓦特获得了他的第三项专利.把原来的单项汽缸装置改装成双向汽缸.并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽变为高压蒸汽.这是瓦特在改进纽可门蒸汽机的过程中的第三次飞跃.通过这三次技术飞跃.纽可门蒸汽机完全演变为了瓦特蒸汽机.
从最初接触蒸汽技术到瓦特蒸汽机研制成功.瓦特走过了二十多年的艰难历程.瓦特虽然多次受挫.屡遭失败.但他仍然坚持不懈.百折不回.终于完成了对纽可门蒸汽机的三次革新.使蒸汽机得到了更广泛的应用.成为改造世界的动力.
1784年.瓦特以带有飞轮.齿轮联动装置和双向装置的高压蒸汽机的综合组装取得了他在革新纽可门蒸汽机过程中的第四项专利.1788年.瓦特发明了离心调速器和节气阀,1790年.他又发明了汽缸示工器.至此瓦特完成了蒸汽机发明的全过程
Ⅸ 瓦特蒸汽机的原理
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。
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。
Ⅹ 瓦特的蒸汽机有什么原理
“由于蒸汽是一种具有弹性的物体,因此,凡是有真空的地方,它就无孔不入。如果在汽缸和蒸汽室之间加一个通道,蒸汽就会进入里面而冷凝,这样就不用冷却汽缸,纽科门机的问题不就迎刃而解了吗?”
想到这里,瓦特便开始重新设想未来蒸汽机的构造:蒸汽因为具有推动力,所以能够冲入真空的容器里。要是把真空的容器附在汽筒上,蒸汽经过汽筒后就必定会进入那个容器里去,那么,蒸汽就可以在那个容器里凝结,而不必在汽筒中凝结。也就是说,为了蒸汽的凝结,只要另外再做一个凝结器连接在汽筒上就行了。这样一来,蒸汽就在那里凝结,而不需要再把汽筒冷却,汽筒就始终是真空的了。
这样各种不同的作用,分别在不同的容器内进行,汽筒就可一直保持热度,凝结器就可以永远使它冷却下去,这样一来,连一丝蒸汽也不会浪费掉了。
初步的设想完成了,接下来的问题是如何把设想变为现实。瓦特又开始思考了,传统的纽科门机的冷凝器是如何使喷洒的水、凝结的水以及漏进来的空气排出去的呢?
这个问题又在困扰着瓦特,经过反复的思考,他想出了一个办法:在下面设计一个排水口,将水自管子中挤压出来,当蒸汽冲进去时,又可以将空气也挤压出来。