蒸汽機工作原理

蒸汽機是最先得到廣泛應用的一類發(fā)動機。它于1705年由托馬斯·紐科門發(fā)明，在1769年詹姆斯·瓦­特（我們用他的名字來稱呼電器的功率以示紀念，如“60瓦的燈泡”等）對其做了重大改進。

蒸汽機為所有早期的機車、汽輪和工廠提供動力，因而成為了工業(yè)革命的基礎。在這篇文章中，我們將為你介紹蒸汽機的工作原理！

蒸汽機的如何運作

圖中所示的是雙動式蒸汽機，因為它的閥門使高壓蒸汽交替作用于活塞的兩面。下面的動畫演示了運行中的發(fā)動機：

你能夠看到，滑動閥負責讓高壓蒸汽進入汽缸兩面。而閥門的控制桿通常鉤在連接十字頭的聯(lián)動裝置上，因此十字頭的運動也使閥門滑動。（在蒸汽機車上，這個聯(lián)動裝置也能夠讓機師將火車往回開。）

你在這幅圖中可以看到廢蒸汽被簡單地排放到了空氣中。這就解釋了關于蒸汽機車的兩件事：

• 它解釋了為什么蒸汽機車需要在車站加水——隨著蒸汽的消耗，水不斷地在損失。
• 它解釋了火車“呼哧”聲的來源。當閥門打開汽缸釋放廢蒸汽時，蒸汽以很大的壓力沖出來而產(chǎn)生“哧”的聲音。當火車剛啟動的時候，活塞移動得很慢，而后火車開始變快，活塞運動也在加快。這就產(chǎn)生了我們在火車啟動時常常聽到的效果：“呼…哧…呼哧…哧哧哧”。

在蒸汽機車中，十字頭通常與傳動桿相連，從那里連到聯(lián)桿，由聯(lián)桿驅(qū)動機車的輪子。結(jié)構(gòu)通常如下所示：

在這個示意圖中，十字頭與傳動桿連接，而傳動桿則與火車的三個驅(qū)動輪中的一個連接。這三個輪子通過聯(lián)桿連接在一起，所以它們同步轉(zhuǎn)動。

鍋爐

蒸汽機所需的高壓蒸汽來自鍋爐。鍋爐的任務是加熱水來產(chǎn)生蒸汽。有兩種實現(xiàn)方法：火管和水管。

火管鍋爐在19世紀初更為常見。它由一個被很多管子穿過的水箱組成。由煤或木柴燒熱所得的熱氣體從這些管子中通過加熱水箱中的水，如下所示：

在火管鍋爐中，整個水箱都處于高壓之下，因此一旦水箱破裂將造成大爆炸。

現(xiàn)在，更常見的是水管鍋爐，在這種鍋爐中，水流過位于由火加熱的氣體中的一排管子。下面的簡化示意圖描繪了水管鍋爐的典型構(gòu)造：

在真正的鍋爐中，結(jié)構(gòu)將會復雜得多，因為鍋爐的目的就是盡最大可能從燃燒的燃料中吸取熱量以提高效率。

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