第一百一十四章 蒸汽機的知識（下）
第一百一十四章蒸汽機的知識（下）
蒸汽機的發展在二零世紀初達到了頂峰。它具有恒扭矩、可變速、可逆轉、運行可靠、製造和維修方便等優點，因此曾被廣泛用於電站、工廠、機車和船舶等各個領域中，特別在軍艦上成了當時唯一的原動機。
需要特別注意的是，許多教科書上（曆史書、物理書）說瓦特是蒸汽機的發明者。這是誤傳。蒸汽機是日已落帝國人薩維利於一六九八年、紐可門於一七零五年各自獨立發明的，用於礦井抽水。當時效率很低。
一七六五年，瓦特在修理紐可門機的基礎上，對蒸汽機做了重大改進，使冷凝器與汽缸分離，發明曲軸和齒輪傳動以及離心調速器等，使蒸汽機實現了現代化，大大提高了蒸汽機的效率。瓦特的這些發明，仍使用在現代蒸汽機中，為紀念瓦特的貢獻，功率的單位名稱以其姓氏命名。（《物理學（第五版）》）
史蒂芬孫
概述
在陸路交通方麵，人們開始研製一種能以蒸汽機推動車輛快速行進的運輸工具。其中，日已落帝國的史蒂芬孫（geestehenson，一七八一-一八四八）率先取得了突破性成果。
史蒂芬孫是一位煤礦工人的兒子，從小熟悉礦井裏用來抽水的蒸汽機，後來立誌從事交通工具的發明創造。
一八一四年，他研製的第一輛蒸汽機車“布拉策號”（以普魯士將軍布拉策的名字命名，他曾經幫助日已落帝國打擊拿破侖軍隊）試運行成功。
一八二五年九月二七日，史蒂芬孫親自駕駛他同別人合作設計製造的“旅行者號”蒸汽機車在新鋪設的鐵路上試車，並獲得成功。蒸汽機在交通運輸業中的應用，使人類邁入了“火車時代”，迅速的擴大了人類的活動範圍。
史蒂芬遜的蒸汽機車發展史
一八一四年史蒂芬遜在試運行“布拉策號”機車時，雖然取得了成功，但也暴露出許多問題，如噪音太大，振動強烈，蒸汽機隨時都有爆炸的可能。火車開動時，濃煙滾滾，車輪摩擦鐵軌時火星四濺；坐在車上的人則滿麵煙塵，被顛得筋疲力盡。蒸汽機冒出的火焰把附近的樹木都燒焦了，這也許就是當時人們把它稱為“火車”的緣故吧。
但是，史蒂芬孫沒有氣餒，而是不斷進行改進。他在車廂下麵加裝了減震的彈簧，用熟鐵代替生鐵作鐵軌的材料，在枕木下加鋪了小石子，增加車頭和車廂的車輪數量，把蒸汽機安裝在車頭以減少發生危險時的損害等。
到一八二五年史蒂芬孫試運行“旅行者號”機車時，情況已經有了相當大的改善。“旅行者號”牽引著六節煤車、二零節擠滿乘客的車廂，載重達九零噸，時速一五英裏。這一壯觀場麵吸引了眾多的人前來觀看。鐵路兩旁人山人海；還有人騎著馬，打著紅旗走在火車前麵開道。隨著火車的一聲鳴叫，它向全世界宣告了鐵路時代的到來。
一八二九年，史蒂芬孫試製成功了更為先進的“火箭號”機車。
（以上【史蒂芬孫與蒸汽機車】內容來自於北師大版曆史教科書）
運輸工具
一七六九年尼古拉-約瑟夫-居紐首次用他的“蒸汽車”展示了自動的蒸汽車的可行性。這輛車可以說是第一輛汽車。這輛車作為運輸工具不太有用，但用來拖農具卻很不錯。
一直到二零世紀初蒸汽機汽車依然可以與其它驅動方式的汽車抗衡。今天大多數汽車是用內燃機驅動的。蒸汽機汽車最大的缺點是它至少需要三零秒鍾時間來獲得足夠的壓力。
世界上第一列蒸汽機火車是一八零四年二月二一日理查德-特拉維斯克在威爾士展示的。
二構造介紹編輯
蒸汽機結構圖
蒸汽機結構圖
蒸汽機主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連杆機構、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。
在蒸汽鍋爐中，通過燃燒過程水沸騰為蒸汽。通過管道蒸汽被送到汽缸。閥門控製蒸汽到達汽缸的時間，經主汽閥和節流閥進入滑閥室，受滑閥控製交替地進入汽缸的左側或右側，推動活塞運動。蒸汽在汽缸內推動活塞做功，冷卻的蒸汽通過管道被引入冷凝器重新凝結為水。這個過程在蒸汽機運動時不斷重複。
一般的蒸汽機有三個汽缸組成一個組。蒸汽機直接將活塞的上下運動轉化為船軸的旋轉運動。新造的蒸汽機中還包含了一個小的渦輪機，從汽缸中出來的蒸汽還可以利用它的餘熱在推動這個渦輪機來提高整個驅動裝置的效率。這個渦輪機也與船的螺旋漿軸相連。
三分類介紹編輯
鍋爐分類
火管造型被用在早期的船隻和蒸汽機車的鍋爐中。在火管式鍋爐中，從燃燒室出來的熱煙通過煙道由煙囪排出。這種鍋爐需要一個比較高的煙囪。
水管造型的水由熱氣通過多個管道加熱。這些管道在交換器的頂部流入一個蒸汽集合腔。水管鍋爐的一個重要優點是它在破壞時造成的危險比較小，原因是因為鍋爐裏的水的量比較小，此外鍋爐裏沒有多少會被磨損的運動的機械組成部分，一些水管鍋爐在排煙道上還有一個熱交換器來提高整個鍋爐的熱效率。
蒸汽機分類
按蒸汽在活塞一側或兩側工作，蒸汽機可分為單作用和雙
蒸汽機
蒸汽機
作用式兩種；
按汽缸布置方式，可分為立式和臥式；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，可分為回流式和單流式；
按排汽方式和排汽壓力可分為凝汽式、大氣式和背壓式。
四發展提高編輯
功效
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。