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解析中国国产航母动力装置：蒸汽轮机相当高大上
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　　在建的国产新型航空母舰会采用什么样的动力装置呢？世界主流航母采用的是什么动力呢？
　　随着国产新型航空母舰所在船坞注满水，在万众瞩目中等待另一个时间的节点，那就是出船坞的这个动作。国产航空母舰的外形已经展现在大家面前，从目前的状况看是在辽宁号的基础上改进而来，但这艘航母的动力装置是什么呢？
　　就目前看，新型航母依旧保留着烟囱，这说明该航母是一艘常规动力的舰艇。辽宁号的前身瓦良格号航空母舰采用四台TB-12涡轮蒸汽轮机，另外为了驱动该蒸汽轮机配备了锅炉用来产生蒸汽。另外中国采购过俄罗斯的现代级驱逐舰的动力装置也是蒸汽轮机，现代级装备有两台单台功率为5万马力的蒸汽轮机，全舰共有4座高压锅炉。全部动力被用来驱动两副定距推机器桨叶。“现代”级的最大航速达33节。当战舰以18节的燃油经济航速航行时，航程达3920海里。而且中国海军对于蒸汽轮机并不陌生，因为中国许多舰船曾经使用国蒸汽轮机，其中包括051型驱逐舰，该型驱逐舰装备两台大功率蒸汽轮机。
　　不过从052驱逐舰开始，中国海军还是采用柴燃联合动力装置，燃代表燃气轮机。这是世界上先进的驱逐舰通用的动力装置，中国海军曾经引进过美国的先进的燃气轮机系统，后期也引进过其他国家的燃气轮机系统。
国产新型驱逐舰
　　当今世界上最先进的航空母舰在美国，这就是福特级航空母舰福特号，这条新世纪的航空母舰代表了世界航空母舰的发展方向。而目前美国现役的10艘尼米兹级航空母舰的动力装置又是什么呢，核动力航空母舰，是核动力。该航空母舰装备有2个西屋公司的A4W压水反应堆，输出功率为26万马力。然而，这艘航空母舰依旧有锅炉，没错，就是锅炉，烧开水的锅炉，用来产生蒸汽的锅炉，这些蒸汽用来做什么呢？烧水烧饭？其实最大的用途是驱动4台蒸汽涡轮机，这个涡轮机才是驱动航空母舰螺旋桨的设备。锅炉产生的蒸汽另一个大的用途就是甲板上的蒸汽弹射器，依靠这个弹射器，尼米兹级航空母舰在半天之内就可以弹射120架次的飞机进行作战任务。所以别小看这个锅炉和蒸汽轮机啊。
蒸汽轮机剖视图
　　蒸汽轮机从结构上看也是非常的复杂，这个不是瓦特时代的往复式蒸汽机，而是工业文明的结晶。全称叫蒸汽涡轮发动机（Steam turbine）是一种采用水蒸汽能量转换为涡轮转动的动能的发动机。与詹姆斯·瓦特改进的单级往复式蒸汽机，涡轮蒸汽机大幅改善了热效率，更接近热力学中理想的可逆过程，并能提供更大的功率。涡轮蒸汽机另一个用途就是火力发电和核能发电，世界上大约80%的电是利用涡轮蒸汽机所产生。看蒸汽轮机的英文中的Turbine，中文里还有一个音译词叫透平。所以蒸汽轮机是一个高大上的发动机，并不是带有蒸汽就是代表落后。
　　航空母舰依旧使用蒸汽轮机，其实是因为技术需求摆在那里，蒸汽轮机才是合适的选项。中国海军拥有多年的蒸汽轮机的使用经验，而世界主流航母也是采用蒸汽轮机，国产新型航空母舰配上锅炉使用蒸汽轮机是理所当然的了。，一个高大上的发动机啊。
　　从技术延续性，从瓦良格到辽宁号，到现在的新型航空母舰某某号，以至于将来的蒸汽弹射的几条航空母舰，蒸汽轮机还是将继续使用，甚至后面的核动力弹射型航母也有可能继续蒸汽轮机，除非上全电推进系统。（作者署名：太湖啥个）
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蒸汽机的发明和应用是怎么样的？
蒸汽机的发明和应用？（具体点）
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　　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。
　　世界上第一台蒸汽机是古希腊的亚历山大利亚城的希罗于1世纪发明的风光管，不过它只不过是一个玩具而已。
　　16世纪末到17世纪后期，英国的采矿业，特别是煤矿，已发展到相当的规模，单靠人力、畜力已难以满足排除矿井地下水的要求，而现场又有丰富而廉价的煤作为燃料。现实的需要促使许多人，如英国的帕潘、萨弗里、纽科门等就致力于&以火力提水&的探索和试验。
　　萨弗里制成的世界上第一台实用的蒸汽提水机，在1698年取得标名为&矿工之友&的英国专利。他将一个蛋形容器先充满蒸汽，然后关闭进汽阀，在容器外喷淋冷水使容器内蒸汽冷凝而形成真空。打开进水阀，矿井底的水受大气压力作用经进水管吸入容器中；关闭进水阀，重开进汽阀，靠蒸汽压力将容器中的水经排水阀压出。待容器中的水被排空而充满蒸汽时，关闭进汽阀和排水阀，重新喷水使蒸汽冷凝。如此反复循环，用两个蛋形容器交替工作，可连续排水。
　　萨弗里的提水机依靠真空的吸力汲水，汲水深度不能超过六米。为了从几十米深的矿井汲水，须将提水机装在矿井深处，用较高的蒸汽压力才能将水压到地面上，这在当时无疑是困难而又危险的。
　　纽科门及其助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机，用以驱动独立的提水泵，被称为纽科门大气式蒸汽机。这种蒸汽机先在英国，后来在欧洲大陆得到迅速推广，它的改型产品直到19世纪初还在制造。纽科门大气式蒸汽机的热效率很低，这主要是由于蒸汽进入汽缸时，在刚被水冷却过的汽缸壁上冷凝而损失掉大量热量，只在煤价低廉的产煤区才得到推广。
　　1764年，英国的仪器修理工詹姆斯&瓦特为格拉斯哥大学修理纽可门蒸汽机模型时，注意到了这一缺点，并于1765年发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机，并于1769年取得了英国的专利。初期的瓦特蒸汽机仍用平衡杠杆和拉杆机构来驱动提水泵，为了从凝汽器中抽除凝结水和空气，瓦特装设了抽气泵。他还在汽缸外壁加装夹层，用蒸汽加热汽缸壁，以减少冷凝损失。
　　1782年前后，瓦特将机器进一步改进，完成了两项重要发明：在活寒工作行程的中途，关闭进汽阀，使蒸汽膨胀作功以提高热效率；使蒸汽在活塞两面都作功(双作用式)，以提高输出功率。这时的活塞既要向下拉动杠杆又要向上推动杠杆，扇形平衡杠杆和拉链已不再适用，瓦特使发明了平行四边形机构。瓦特还于18世纪末将曲柄连杆机构用在蒸汽机上。
　　瓦特的创造性工作使蒸汽机迅速地发展，他使原来只能提水的机械，成为了可以普遍应用的蒸汽机，并使蒸汽机的热效率成倍提高，煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽机的改良者。
　　自18世纪晚期起，蒸汽机不仅在采矿业中得到广泛应用，在冶炼、纺织、机器制造等行业中也都获得迅速推广。它使英国的纺织品产量在20多年内(从1766年到1789年)增长了5倍，为市场提供了大量消费商品，加速了资金的积累，并对运输业提出了迫切要求。
　　在船舶上采用蒸汽机作为推进动力的实验始于1776年,经过不断改进，至1807年，美国的富尔顿制成了第一艘实用的明轮推进的蒸汽机船&克莱蒙脱&号。此后，蒸汽机在船舶上作为推进动力历百余年之久。
　　1801年，英国的特里维西克提出了可移动的蒸汽机的概念，1803年，这种利用轨道的可移动蒸汽机首先在煤矿区出现，这就是机车的雏型。英国的斯蒂芬孙将机车不断改进，于1829年创造了&火箭&号蒸汽机车，该机车拖带一节载有30位乘客的车厢，时速达46公里/时，引起了各国的重视，开创了铁路时代。
　　19世纪末，随着电力应用的兴起，蒸汽机曾一度作为电站中的主要动力机械。1900年，美国纽约曾有单机功率达五兆瓦的蒸汽机电站。
　　蒸汽机的发展在20世纪初达到了顶峰。它具有恒扭矩、可变速、可逆转、运行可靠、制造和维修方便等优点，因此曾被广泛用于电站、工厂、机车和船舶等各个领域中，特别在军舰上成了当时唯一的原动机。
　　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。
　　锅炉分两种：
　　火管造型被用在早期的船只和蒸汽机车的锅炉中。在火管式锅炉中，从燃烧室出来的热烟通过烟道由烟囱排出。这种锅炉需要一个比较高的烟囱。
　　水管造型的水由热气通过多个管道加热。这些管道在交换器的顶部流入一个蒸汽集合腔。水管锅炉的一个重要优点是它在破坏时造成的危险比较小，原因是因为锅炉里的水的量比较小，此外锅炉里没有多少会被磨损的运动的机械组成部分，一些水管锅炉在排烟道上还有一个热交换器来提高整个锅炉的热效率。
　　高压蒸汽机引擎有多种造型，但最主要的是往复活塞和汽轮机。
　　往复式
　　带压蒸汽技术被发明后下一个重要的改进是使用双动活塞，带压蒸汽在一个汽缸压力降低到普通大气压或在其凝结过程中可以推动另一个汽缸。大多数往复式引擎今天使用这个技术。汽缸完全封闭来防止蒸汽逃散。一根滑杆通过一根摇臂轴和曲壁将往复运动转换为旋转运动。另一个曲壁和轴承用来控制阀门。
　　假如两个双动活塞同时被使用时，一般它们的曲壁的相正好差90度，这样一个引擎在任何时候都做功。
多胀式蒸汽机
　　另一种蒸汽机由多个直径不断增大的单动汽缸组成。一般由三个汽缸组成。
　　从锅炉出来的高压蒸汽首先推动第一个和最小的一个活塞。当这个活塞开始回退时一部分扩张的蒸气被驱入第二个汽缸推动它的活塞，这样继续使用在第一个汽缸膨胀的蒸汽。第三个汽缸使用在第二个汽缸中膨胀的蒸汽。
　　有时人们也使用两个面积总和与最大的那个活塞的面积相同的小一些的活塞来取代最大的那个活塞，这样的引擎可以四步工作，比较平稳。
　　这种蒸汽机尤其对海上的轮船非常重要，因为它的蒸汽在做功的过程中不断减压后可以重新进入锅炉加热。海上的轮船必须节约用水，因为它可能很长时间无法补充水，而陆上的蒸汽机则可以不断加水。一直到第二次世界大战大多数商船都使用这种蒸汽机。1905年以前所有的战舰也使用这种蒸汽机。缺点是它的效率稍低。
单流蒸汽机
　　另一种往复式蒸汽机是单流蒸汽机。在这些蒸汽机中阀门由凸轮来控制。汽缸容积最小时入汽阀门打开。然后入汽阀门关闭，蒸汽膨胀。汽缸容积最大时汽缸侧面的排气阀门打开。这些排气口与凝结腔相连，它们使汽缸内的压力降低到大气压以下。轴承的惯性使活塞重新向上运动。单流蒸汽机总是组成蒸汽机组一起运行。单流蒸汽机入气口和出气口的温度恒定，不象其它蒸汽机那样不断变化。
　　高压汽轮机由一系列带有螺旋桨式的桨叶的转盘组成。这些旋轮与不动的定轮交替，定轮的作用是导引气流的方向。这样的蒸汽机比往复蒸汽机要平稳。
　　旋转式
　　旋转蒸汽机是一种比较新的蒸汽机设计。
蒸汽机驱动的运输工具
　　1769年尼古拉&约瑟夫&居纽首次用他的&蒸汽车&展示了自动的蒸汽车的可行性。这辆车可以说是第一辆汽车。这辆车作为运输工具不太有用，但用来拖农具却很不错。
　　一直到20世纪初蒸汽机汽车依然可以与其它驱动方式的汽车抗衡。今天大多数汽车是用内燃机驱动的。蒸汽机汽车最大的缺点是它至少需要30秒钟时间来获得足够的压力。
　　世界上第一列蒸汽机火车是日理查德&特拉维斯克在威尔士展示的。
　　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着，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使用功率比较高的柴油机车。
　　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。
　　蒸汽机的弱点是：离不开锅炉，整个装置既笨重又庞大；新蒸汽的压力和温度不能过高，排气压力不能过低，热效率难以提高；它是一种往复式机器，惯性力限制了转速的提高；工作过程是不连续的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。
　　因此，抛弃了笨重锅炉的内燃机，最终以其重量轻，体积小、热效率高和操作灵活等优点，在船舶和机车上逐渐取代了蒸汽机。汽轮机则以其热效率高、单机功率大、转速高、单位功率重量轻和运行平稳等优点，将蒸汽机排挤出了电站。
　　接着电动机又以其使用方便，代替了蒸汽机在工业设备中的应用。然而小功率蒸汽机热效率比汽轮机高，所以在产煤区或只有劣质燃料的地区或某些特殊场合，蒸汽机仍有发挥作用的余地。
　　蒸汽机有很大的历史作用，它曾推动了机械工业甚至社会的发展。随着它的发展而建立的热力学和机构学为汽轮机和内燃机的发展奠定了基础；汽轮机继承了蒸汽机以蒸汽为工质的特点，和采用凝汽器以降低排汽压力的优点，摒弃了往复运动和间断进汽的缺点；内燃机继承了蒸汽机的基本结构和传动形式，采用了将燃油直接输入汽缸内燃烧的方式，形成了热效率高得多的热力循环；同时，蒸汽机所采用的汽缸、活塞、飞轮、飞锤调速器，阀门和密封件等，均是构成多种现代机械的基本元件。
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《全球通史》作者L.S.斯塔夫里阿诺斯说，“蒸汽机的历史意义，无论怎样夸大也不为过。”蒸汽机的出现使人类从依靠人力、畜力等原始动力中解脱了出来，实现了机器大生产，带领人类进入蒸汽时代。本文将蒸汽机的演变划分了三个重要阶段，并以图例方式展示了自蒸汽机逐步改进和演变的过程。第一阶段 &蒸汽机主结构形成利用蒸汽实现机械做功可追溯到公元1世纪古希腊力学家希罗发明的汽转球，它由一个空心球（连有两个出汽口）和一个密闭锅（加热水变成蒸汽）组成，在空心球和密闭锅之间用两根管子相连，同时也是空心球的支撑（见下图）。当水沸腾后变成水蒸气经连接管进入到空心球中，此时蒸汽将从两个喷汽口喷出，在水蒸汽的反作用力下空心球就转了起来，便成为汽转球。但汽转球只是一种玩具，并没有什么实用价值。汽转球引领17-19世纪工业革命的蒸汽机，起源于1679年法国物理学家帕平（Denis Papin，）发明的高压锅，采用了杠杆式安全阀，在远端施加重物，而汽压推动汽阀的力点为短力臂，当高压锅压力超过设计值时，可推动汽阀向上运动，以排出部分压力，平衡后又落回远处。1690年帕平根据安全阀的工作原理发明了活塞式蒸汽机，不过帕平只是对设计原理进行了思考，并没有真正制造出可使用的蒸汽机，但他的工作却开创蒸汽机的研究。帕平设计的高压锅，杠杆式安全阀是其主要构件 &杠杆式安全阀，在B端安装重物，汽阀C处受压力，利用杠杆平衡通过即可获得高压锅中的压力通过观察蒸汽阀的运动，设计了活塞式蒸汽机后来，英国发明家和工程师塞维利（Thomas Savery， c.1650–1715）仔细对帕平设计方案进行了研究，由于当时缺乏制造良好密闭性活塞的制造工艺，塞维利舍去了帕平的活塞结构。塞维利设计了两个部分：一是锅炉，二是密闭的工作容器。先通过锅炉把水加热，使蒸汽充满工作容器，然后关闭入汽孔，使工作容器中水蒸气冷凝，形成局部真空，当该容器与矿井下水相连时，通过外部大气压，就可以把水“吸”到高处，其原理是靠大气压力把水压上来的，所以水的提升高度和大气压力有关，在9m左右。为了把水送到更高的地方，塞维利又专门设计了一个蒸汽压力装置把水送到更高的地方，这就是塞维利机，被命名为“矿山之友”。并申请了世界上第一个蒸汽机专利。塞维利机塞维利蒸汽机问题很多：效率很低，为了维持机器的运转需要烧很多的煤，好在它本身就是用于煤矿抽水的，煤有的是。但它靠压力输送水，又因材料制造和焊接工艺的不足致使管道时有发生断裂和爆炸，同时依靠大气压提水，最高提升高度约为9.1m限制了塞维利机的使用。不过，塞维利总是人类的第一台实用蒸汽机。当塞维利请帕平（此时，帕平是英国皇家学会的会员）对他的蒸汽机予以鉴定时，帕平意识到了塞维利机的不足并提出了重大的改进意见，但塞维利也不认可帕平的建议而不同意改进。后来，帕平根据自己的理解更新了设计，但此时他已因研制蒸汽机而破产，他向皇家学会申请15英镑的研究经费来改进锅炉以证明新设计比塞维利机优越时，塞维利从中阻挠致使帕平的合理要求遭到拒绝。帕平蒸汽机的第二版，将蒸汽机引入汽缸中（从右往左第2个容器），靠活塞推动水升高，大概帕平和塞维利的矛盾主要在于使用还是不使用活塞结构帕平和塞维利的不和谐最后由纽可门（Thomas Newcomen，其资料很少，虽说职业是锻工，实际上在当时和我们熟知的铁匠差不多，有说法说纽可门曾受雇于塞维利）进行了协调统一。大约在1712年，纽可门综合了帕平的气缸活塞和塞维利靠冷凝蒸汽形成真空抽水的优点，将抽水的工作机构和提供动力的蒸汽机完全分开，这一分离标志着纽可门蒸汽机的完成，纽可门机在当时非常成功，连续使用了有60多年，在瓦特蒸汽机出现以后，还使用了很长一段时间。但可惜的是，由于当时申请专利需要昂贵的费用，纽可门并没有申请专利，这或许也为纽可门机的广泛使用提供了条件，纽可门机成为煤矿抽水的必备设备，以至于大学里都在教授纽可门机的工作原理（这为瓦特的出场准备了条件）。纽可门机的出现标志着蒸汽机革新中第一阶段工作的完成，纽可门机一直使用到18世纪60年，瓦特对纽可门机的改进标志着蒸汽机的演变进入第二阶段。纽可门机第二阶段 瓦特对蒸汽机的不断改进瓦特与蒸汽机结缘，得益于格拉斯哥大学（University of Glasgow）的三位教授，Joseph Black和Adam Smith，以及后来的John Robison，他们为瓦特提供了一份维修和制作天文仪器的工作，并提供了一个小的工作车间。1763年瓦特被要求去修理一台学校的纽可门模型机，用于教学使用，此前送去伦敦维修没有修好，瓦特很快就修了。瓦特的可贵之处在于他修好之后，还对其工作原理、热机效率、制造工艺等一系列问题进行了深入思考，在经过很多实验后，瓦特验证了气缸每次循环中大约有四分之三的蒸汽热量被白白地浪费，而且由于每次循环都向气缸内喷入冷水不能连续工作。1769年瓦特考虑如果单独设计一个冷凝装置，就不需要使汽缸的温度降到常温再重新加热，这样就可以提高热机效率，按照他的设计可将蒸汽机的效率提高3倍。依照这一思路，瓦特设计了带有分离式冷凝器的蒸汽机，瓦特为分离式冷凝器申请了专利保护，成为他的第1项专利。瓦特蒸汽机 冷凝器与汽缸分离1775年，瓦特与合伙人马修.博尔顿（Matthew Boulton,），Soho铸造厂的老板开始合作，并将分离式冷凝蒸汽机投入生产，其煤耗不到纽可门机的 1/3。1781年，瓦特公司的雇员威廉•默多克（William Murdoch）发明了一种称为“太阳与行星”的曲柄齿轮传动系统，并以瓦特的名义成功申请了专利。此时，瓦特蒸汽机输出的不再是活塞的往复运动而是旋转运动，为其成为动力机奠定了基础。太阳行星此轮机构在合伙人博尔顿的帮助下，瓦特和他们的员工通力合作，对蒸汽机实现了革命性的改进。1781年，瓦特又发明了双向汽缸以提高效率，双向汽缸即在活塞两侧进汽，提高热机效率（见下图）。这时，控制双向汽缸的进汽装置成为关键，1784年，瓦特发明了平行四连杆机构，以保证双向汽缸的控制问题（见下图）。双向汽缸平行四连杆机构 完成 平行运动经过这一系列的改进，纽可门机已经完全成为了瓦特蒸汽机。1785年以后，瓦特改进的蒸汽机首先在纺织部门投入使用，受到广泛欢迎。为了保证蒸汽机转速的平稳性，瓦特于1788年发明了离心式调速器。离心式调速器1790年瓦特发明了蒸汽机示工器，也有学者认为是瓦特的员工John Southern发明的。蒸汽机示工器在瓦特研制蒸汽机的过程中，Soho铸造厂的博尔顿起了关键性的决定作用。1794年，瓦特与博尔顿合伙组建了专门制造蒸汽机的公司，保证了蒸汽机的研究经费，事实上瓦特在博尔顿的经营下，很快就成了富翁，到1824年就生产了1165台蒸汽机，纺织业、采矿业、冶金业、造纸业等工业部门，都先后采用蒸汽机做为动力。瓦特与他的前人相比，他对蒸汽机的改进不仅在于结构和制造工艺上的完善，同时还完成了许多蒸汽机的控制装置的设计，使蒸汽机更加的趋于稳定工作。瓦特的工作代表了蒸汽机演变中的第二个阶段。在这一过程中，我们过多的强调了瓦特的工作，实际上瓦特的合伙人博尔顿、以及他们的员工（如默多克）、以及当时的一些化学家、物理学家（如格拉斯哥大学的三位教授，以及圆月学社的一些知名人士）的作用不容忽视，应该说在瓦特天才般的发明创造能力之上，良好的人际关系也是瓦特成功的重要条件。瓦特蒸汽机的工作原理图第三阶段 &蒸汽机效率的进一步提高蒸汽机的雏形来源于帕平的高压锅安全阀，安全阀主要靠蒸汽机压力工作，一个显见的结论就是压力越大越可能提供更大的动力，但由于当时材料和结构制造水平低下，初期蒸汽机的蒸汽压力仅为0.11～0.13兆帕，称为低压蒸汽机，瓦特蒸汽机也属于低压蒸汽机。19世纪初，高压蒸汽机的发展迎来蒸汽机发展的第三阶段，但实际上高压蒸汽机可以再早一些，但由于瓦特的几项专利要到1800年才到期，因此在一定程度上也阻碍了高压蒸汽机的发展。1800年英国的特里维希克（Richard Trevithik,）发明了高压蒸汽机，他的目的是牵引蒸汽机车，并于1802年申请了专利。特里维希克发明了世界上第一台实用性轮轨蒸汽机车，他蒸汽机车在结构上初步具备了早期蒸汽机车的雏形，例如：机车由锅炉、烟囱、汽缸、动轮、摇杆、连杆、飞轮等部件组成。并实验了载客和货运功能。由于蒸汽机车本身和它牵引的货物太沉重了，生铁铸成的铁轨经常发生断裂事故，于是矿山的主人拒绝了德里维斯克的蒸汽机车，还是决定用老办法马拉货车来运矿石。特里维希克蒸汽机车（早于斯蒂芬森）特里维希克测试蒸汽机车的圆形轨道1801年，美国工程师、发明家埃文思制造也制造出了高压蒸汽机，尽管最初只有5马力（传统的低压蒸汽机那时有的会有12马力），但它的体积只有传统蒸汽机的1/25. 这是难以想象的。埃文思高压蒸汽机19世纪初蒸汽压力达到0.35～0.7兆帕,试验中用到5.6兆帕，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℃。蒸汽压力和温度的提高，极大的提高了蒸汽机的效率，不过也远不能使人满意，纽可门蒸汽机效率大约为0.5%，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。此后，尽管人们做了多种创始，但热机效率几乎没有什么提高，直到卡诺发现了卡诺循环，提出卡诺热机，指明热机效率在理论上等于n=1-T2/T1n表示热机效率，T2表示低温热源，T1表示高温热源。我们知道提高蒸汽压力，在同等体积情况下，可得到较高的温度，因此高压蒸汽机的热机效率要比低压蒸汽机效率高。卡诺热机的提出为提高热机效率提供了理论依据，标志着蒸汽机第三阶段的完成。此后，人们便着手研发耐高温高压的材料和结构，以提高热机效率。如今，广泛应用于火电领域蒸汽轮机（有时也称涡轮蒸汽机，区别于往复式蒸汽机）利用提高蒸汽压力、温度的方式达到提高效率、减少二氧化碳排放的目的。在火电领域，工质——水的临界压力和临界温度分别为22.129MPa,374.15℃；在这个压力和温度时，因高温膨胀的水和因高压压缩的水蒸汽的密度是相同的，称为水的临界点；若压力和温度高于临界压力、临界温度称为超临界；压力低于临界压力，温度在沸点与临界温度之间就叫亚临界锅炉；当炉内蒸汽温度高于593℃，蒸汽压力不低于31 MPa被称为超超临界。目前，国内及国际上对超临界和超超临界的区分并不严格，一般认为蒸汽温度不低于600℃，就是超超临界机组。从亚临界、超临界到超超临界，正好体现了高温、高压以提高热机效率理论的实践证明。2011年开始，我国已经致力于研究700℃的高超超临界技术。当今温度在700℃，压力在35MPa以上的高超超燃煤机组已成为世界各国竞相发展的重点。（说明：数据来源于百度百科，超超临界机组。在别的文献中，上述参数略有不同）2014年被称为“史上最严”的《火电厂大气污染物排放标准》正式执行，大量落后机组亟待淘汰升级，超超临界技术将逐步成为我国火电技术的主体。其中耐高温材料的力学性能研究、冶金、焊接等制造工艺成为新一轮“蒸汽机”（热机）变革中的重点目标。从这个角度看，虽然人类早已走出蒸汽时代，进入了电气时代、信息时代，但蒸汽机的变革远没有停止，新理论、新材料、新的加工工艺的不断提出蒸汽机也将会有更进一步的发展。这也说明科学与技术的进步没有终点，人类探索的脚步也永远不会停止！参考文献维基百科，百度百科，相关条目迟红刚,徐飞.瓦特蒸汽机技术创新的社会视角分析.科学与社会.):102-114.Bruce L. Babcock.The Story of the Steam Engine Indicator.http://www.farmcollector.com/steam-traction/story-steam-engine-indicator.aspx什么是第一次工业革命的真正诱因http://history.sina.com.cn/bk/sjs//.shtml武际可 调速器http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39472&do=blog&id=41224黄瓯,彭泽瑛.700oC高超超临界技术的经济得益分析.热力透平.):170-174.
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