详细介绍了瓦特蒸汽机的原理和特点
主要是一个汽缸,汽缸运动到右侧末端时,打开右侧进气阀向汽缸右侧冲高压水蒸汽,下面我们一起来看看瓦特蒸汽机原理与特点详情介绍。
详细介绍了瓦特蒸汽机的原理和特点
蒸汽机是一种将蒸汽能量转化为机械功的往复式动力机。蒸汽机的出现引起了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力,然后逐渐让位于内燃机和汽轮机。
从16世纪末到17世纪后期,英国的矿业,尤其是煤矿,已经发展到相当大的规模。单靠人力和畜力很难满足清除地下水的要求,而且现场有丰富廉价的煤炭作为燃料。现实的需要促使许多人,如英国的帕潘、萨维里、纽科曼等,致力于“以火提水”的探索和实验。
萨维里制造了世界上第一台实用蒸汽水泵,并于1698年获得英国专利“矿工之友”。他先给一个蛋形的容器充入蒸汽,然后关闭蒸汽入口阀,在容器外喷洒冷水,使容器内的蒸汽冷凝,形成真空。打开进水阀,矿井底部的水在大气压的作用下通过进水管被吸入容器内;关闭进水阀,重新打开进汽阀,利用蒸汽压力通过排水阀将容器内的水压出。当容器中的水被排空并充满蒸汽时,关闭蒸汽入口阀和排水阀,并再次喷水以冷凝蒸汽。这种重复循环,两个蛋形容器交替工作,可以持续排水。
savery的抽油机靠真空吸力抽水,抽水深度不能超过6米。为了从几十米深的矿井中抽水,需要在矿井深处安装一台提水机,用较高的蒸汽压力将水压到地面,这在当时无疑是困难而危险的。
纽科门和他的助手卡利在1705年发明了大气蒸汽机来驱动一个独立的水泵,这就是所谓的纽科门大气蒸汽机。这种蒸汽机首先在英国推广,后来在欧洲推广,其改装产品直到19世纪初仍在制造。纽科曼常压蒸汽机热效率很低,主要是因为蒸汽进入汽缸时凝结在刚被水冷却的汽缸壁上,损失了大量热量,所以只在煤价低的产煤区推广。
1764年,英国仪器修理工瓦特为格拉斯哥大学修理纽科门蒸汽机模型时,注意到了这个缺点,于1765年发明了汽缸壁与冷凝器分离的蒸汽机,并于1769年获得英国专利。在早期,瓦特蒸汽机仍然使用平衡杆和拉杆机构来驱动提升泵。为了去除冷凝器中的冷凝水和空气,瓦特安装了一个气泵。他还在汽缸外壁安装夹层,用蒸汽加热汽缸壁,减少冷凝损失。
1782年前后,瓦特进一步改进了机器,完成了两项重要发明:在主动和冷工作行程中间,关闭蒸汽入口阀,使蒸汽膨胀工作,提高热效率;使蒸汽在活塞(双动式)两侧做功,增加输出功率。这时活塞不得不拉下杠杆,推上杠杆,扇形平衡杠杆和拉链不再适用。瓦特发明了平行四边形机构。瓦特在18世纪末也在蒸汽机中使用曲柄连杆机构。
瓦特的创造性工作使蒸汽机迅速发展。他把原来只能提水的机械做成可以广泛使用的蒸汽机,把蒸汽机的热效率提高了一倍,大大降低了煤耗。所以瓦特是蒸汽机的主要发明者。
自18世纪末以来,蒸汽机不仅广泛应用于采矿,还广泛应用于冶炼、纺织、机械制造等行业。它使英国的纺织品产量在20多年里(1766年至1789年)增加了5倍,为市场提供了大量的消费品,加速了资金的积累,对运输业提出了迫切的要求。
在船上使用蒸汽机作为推进动力的实验始于1776年,经过不断改进,1807年,美国的富尔顿制造了第一艘实用的由开式轮子推进的蒸汽机船“克莱门特”。从那以后,蒸汽机作为推进动力在船上使用了100多年。
1801年,英国特里维西克提出了移动式蒸汽机的概念。1803年,这种使用轨道的移动式蒸汽机首次出现在煤矿区,这就是机车的原型。英国的斯蒂芬森不断改进机车,1829年,他创造了“火箭”蒸汽机车,以每小时46公里的速度牵引着30名乘客的车厢,引起了各国的关注,开创了铁路时代。
19世纪末,随着电力应用的兴起,蒸汽机曾是电站的主要动力机械。1900年,美国纽约有一座单功率为5 MW的蒸汽机发电站。
蒸汽机的发展在20世纪初达到顶峰。它具有恒转矩、变速、可逆、运行可靠、制造维修方便等优点,因此被广泛应用于电站、工厂、机车、船舶等各个领域,成为当时唯一的原动机,尤其是在军舰上。
蒸汽机根据蒸汽在活塞的一侧或两侧工作,分为单作用式和双作用式;根据气缸布局,可分为立式和卧式;根据蒸汽在一个缸内膨胀或依次在几个缸内连续膨胀,可分为单膨胀型和多膨胀型;根据蒸汽在缸内的流向,可分为回流式和单流式;根据排气方式和压力,可分为冷凝式、常压式和背压式。
简易蒸汽机主要由气缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等组成。气缸和底座是静态零件。锅炉来的新蒸汽通过主汽阀和节流阀进入滑阀室,由滑阀控制交替进入汽缸左侧或右侧推动活塞运动。