瓦特与蒸汽机——1月19日科学史上的今天

2018-01-23作者:科学π工作室, 编著编辑:书问阅读


18世纪前半叶,世界处于工业革命的前夕,1736年1月19日在英国工业和科学技术大发展的阵痛里,詹姆斯·瓦特降生了。


由于瓦特的身体羸弱,没有系统地上过小学,21岁时他来到格拉斯哥大学开设了一间小修理店,专门负责修理和制作仪器。


1763年,他修理一台纽卡曼蒸汽机时,发现了它工作的奥秘:它先把热蒸汽引入气缸,然后关闭阀门,再用冷水冲气缸,由于热蒸汽骤然冷却,造成气缸真空,活塞随之压入,驱动水泵提水。等机器充分冷却之后,再重新充入热蒸汽,推下活塞,继续下一轮工作。


瓦特反复研究发现,虽然它的构思非常巧妙,但大有值得改进之处。首先是活塞的运动太慢,工作也不连续,由于不断地冲水、放气,大约有80%的热蒸汽散失,使蒸汽的利用率太低,浪费了燃煤。


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于是,在改进蒸汽机上瓦特动上了脑筋。他首先把冷凝器与气缸分割成两个部分,使气缸不必喷入冷水冷却,也不必再等待冷却的时间,从而节省了能量,还可以连续地运转。接着,他又改进了气缸的结构,为了减少了蒸汽的损失,他发明了双向气缸,活塞在气缸中间,随着蒸汽从气缸的两端进出,活塞做着双向往复运动。此外,为了使活塞连续运行,他又成功设计行星式曲柄齿轮传动系统和惰性轮,把活塞杆的上下直线运动转化为圆周运动。经过这一系列改进之后,与原来的纽卡曼蒸汽机相比,瓦特把蒸汽机的效率一下子提高到原来的5倍。



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作者科学π工作室 编著
出版清华大学出版社
定价99元
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