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纽科门蒸汽机vs瓦特蒸汽机

已有 3821 次阅读 2021-12-19 14:25 |个人分类:科学研究|系统分类:科普集锦

1、纽科门蒸汽机又称大气压蒸汽机,科学原理是水蒸汽凝结体积减小、气缸变为真空,技术原理是大气压力大于真空,推动活塞做功进行往复运动。技术原理图如下:

image.png

2、瓦特改良纽科门蒸汽机时引入冷凝器,提高了纽科门蒸汽机的效率,但并未改变大气压做功的原理。

瓦特自己如下描述这次发明:“我在一个晴朗的午后去散步,从夏洛特大街的尽头步入草原,
路过古老而狭小的洗衣房,那时,我正在思考着发动机的事,当走到家畜小棚时,忽然闪现出下面
这种念头:水蒸汽是弹性体(steam is an elastic body)。因此,它能依靠自己的力量流入真空。
如果把汽缸和废汽贮罐用管道连接起来,水蒸汽也许会流入废汽贮罐而冷凝,这就不必像以前那样
使汽缸冷却导致水蒸汽在汽缸内冷凝了。—(他相当详细地介绍了用喷水法和活塞泵法排除冷凝器中
积水和空气以保持真空的方法,并对此具体进行数据分析而达到定案的过程)—在我走到高尔夫球场
之前,所有的事情都在我心中考虑好了”。
  这已经是一个很大的创造。但在这个阶段里,活塞在做主要功的行程中,仍需依靠大气压力,
所以它还未能脱离开大气压蒸汽机的范畴。

  1769年,瓦特制成了直接用高压水蒸汽推动活塞做主要功的原型蒸汽机(在这种蒸汽机中,过去
担任“主角”推动活塞做主要功的大气压力反而变得碍事了),蒸汽机的性能因此得到了飞跃提高,
成为推动产业革命的动力源。这才是技术原理发生本质改变的一大创造。
               ——(日)北郷薰著《工程设计学基础》,机械工业出版社

3、瓦特蒸汽机的科学原理是”水蒸汽是弹性体“、满足气体状态方程,技术原理是水蒸汽温度越高压力越大、直接推动活塞做功,此时大气压反而成了阻力。技术原理图如下:

image.png

4、下一步,用燃气取代水蒸汽,内燃机被这样发明创造出来了。



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