蒸汽机为什么能提供动力?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-06
蒸汽机为什么能提供动力?它的物理原理是什么?

原理来自卡诺热机第一阶段,温度为的等温膨胀过程,系统从高温热源吸收热量;第二阶段,绝热膨胀过程,系统温度从 降到;第三阶段,温度为的等温压缩过程,系统把热量释放给低温热源 ;第四阶段,绝热压缩过程,系统温度从升高到。他研究的结论,就是人们总结的卡诺定理,其核心内容是:在相同高温热源与相同低温热源之间工作的一切可逆卡诺热机效率相同(在实现热的动力过程中,不存在任何不是由于体积变化而引起的温度变化的热机

蒸汽机工作原理,蒸汽机的工作原理英文中字,人类驯服火的新开始

蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉,这个锅炉可以使用木头、煤、石油或天然气甚至可燃垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。

朗肯循环是蒸汽机的基本热力学循环,其中用到了在简易发电设备中常用的元件,并且用到了水的相变化(将水煮沸产生水蒸汽,将水蒸汽冷凝产生液态水)来实现热和功的转换。热能由外界加入此封闭工质回路中,废热会由冷凝器排出。几乎所有的发电应用都是使用朗肯循环。

在1990年代,世界上约90%的电力是由朗肯循环产生的,几乎包括了所有使用太阳热能、生质能、火力、核能的发电厂。朗肯循环得名自苏格兰的博学家威廉·约翰·麦夸恩·兰金。

扩展资料

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,比最初的蒸气机转换效率提升许多。不像内燃机那样对其燃料很挑剔。此外没有蒸汽机的话原子能难以低成本地被使用。原子反应堆既不直接产生机械能、电能,原子反应堆实际上只是产生热并加热水,水沸腾后产生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著,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。

参考资料来源:百度百科-蒸汽机



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,打开左侧排气阀,高压水蒸汽推动活塞向左运动,运动最左端时,打开左侧进气阀关闭右侧排气阀,向汽缸左侧冲高压水蒸汽,使汽缸活塞向右运动。将汽缸活塞的往复运动通过联杆滑块曲轴转化为旋转运动。各阀门的开关也是通过联杆滑块带动滑阀进行的。常见在老式蒸气机车(火车)上,因效率低、烧煤灰大、污染大被淘汰。

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。

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。因此瓦特是蒸汽机最主要的发明人。

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。英国的斯蒂芬森将机车不断改进,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。

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。

产生高温高压的蒸汽推动机械运动。蒸汽的压力作用嘛

我只知道气压,煮着煮着水蒸气就变多了,因为煮的时候是封闭的(水壶的盖子...)
水蒸气越多,加上封闭的环境就产生高压了
你不见煮水的的器具的盖子不是会上下动吗?

  • 蒸汽机的工作原理是什么?
    答:蒸汽机的工作原理是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。在汽轮机中,蒸汽在喷嘴中发生膨胀,压力降低,速度增加,热能转变为动能。高速汽流流经动叶片时,由于汽流方向改变,产生了对叶片的冲动力,推动叶轮旋转做功,将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。
  • 蒸汽轮机的工作原理是什么?
    答:全称叫蒸汽涡轮发动机(Steam turbine)是一种撷取(将水加热后形成的)水蒸汽之动能转换为涡轮转动的动能的机械。相较于原由詹姆斯·瓦特发明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,至今它几乎完全取代了往复式蒸汽机。涡轮蒸汽机特别...
  • 瓦特发明了蒸汽机,为什么蒸汽能带动火车前进?
    答:二、月光社 博尔特自己有工厂,手下千把号工人,生产各式各样的网红商品,财大气粗。他现在最烦恼的是厂里的动力不足,水力转轮机不能在旱季工作,影响了他的产量和收入。听说瓦特在搞蒸汽机,博尔特便找上门来。博尔特的条件很诱人,免费提供厂房和资金,蒸汽机成功后带来的利润两人对分。还有什么可说...
  • 蒸汽机和蒸汽机车有什么内在联系
    答:蒸汽机是蒸汽机车的核心部件之一。蒸汽机是一种将热能转化为机械能的机器,通过燃烧燃料产生蒸汽,然后利用蒸汽的压力推动活塞或涡轮等机械部件运动,从而产生动力。蒸汽机的发明和应用是工业革命的重要标志之一,为现代工业的发展奠定了基础。蒸汽机车则是一种利用蒸汽机作为动力源的铁路机车。蒸汽机车的出现...
  • 蒸汽机动力挖土机原理
    答:原理是将蒸汽的能量转化为机械功。蒸汽机是将蒸汽的能量转化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。
  • 蒸汽机工作原理是什么?
    答:蒸汽机的工作原理是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽锅炉中的水沸腾为蒸汽,蒸汽被送到汽缸,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,蒸汽机直接将活塞的上下运动转化为船轴的旋转运动。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...
  • 蒸气机与内燃机
    答:你好:1、它们都是将燃料的化学能转化为动能的机械装置。但是,它们在转化这些能量的时候,用到的形式有些不同。2、对于蒸汽机:蒸汽机利用燃料加热锅炉中的水产生高压水蒸气,高压水蒸气推动活塞做功。蒸汽机对内燃机的利用率不到10%,其余都浪费了。3、对于内燃机:内燃机与蒸汽机不同,燃料在内燃机的...
  • 现代轮船的动力可以来自两种不同的机器涡轮机和蒸汽机对吗
    答:大的变化,那时常见航行中的轮船,其长长的烟囱里冒着黑烟,它是靠燃煤使锅炉里的水产生 蒸汽,再由蒸汽机来完成做功、以此为动力推动轮船前进。用蒸汽机装置重量太笨重、体积太 庞大,根据所需功率的大小不同,有的船舶可使用数台锅炉,每台锅炉就有一个烟囱。内河船 舶的动力,早就是使用船用柴油...
  • 谁发明了蒸汽机?蒸汽机有什么用?
    答:也因此把功率的单位定为这位伟大的发明家的名字“瓦特”。二、推动了社会的发展。蒸汽机出现后,有许多发明家以此为基础,又发明了许多东西,如1814年英国人乔治·斯蒂芬森发明的第一台蒸汽机车,就是利用蒸汽机把燃料的化学能变成热能,再变成机械能,而使机车运行的一种火车机车。这个...
  • 蒸汽小船靠什么动力前进?
    答:首先用锅炉将水加 热后形成水蒸气,再用蒸汽推动活塞在蒸汽机缸内不断运动,进而带动飞 轮运动从而产生动力。蒸汽机轮船的两侧会装上大的轮子,蒸汽机产生的 机械动力推动轮子转动,轮子不断拍打着水面,这样船就可以在水上前行了。 有了蒸汽机,人们就可以建造更大更重的船舶。