蒸汽机的发明过程1764年，学校请瓦特修理一台纽可门式蒸汽机，在修理的过程中，瓦特熟悉了蒸汽机的构造和原理，并且发现了这种蒸汽机...
蒸汽机的发明过程
1764年，学校请瓦特修理一台纽可门式蒸汽机，在修理的过程中，瓦特熟悉了蒸汽机的构造和原理，并且发现了这种蒸汽机的两大缺点：活塞动作不连续而且慢；蒸汽利用率低，浪费原料。以后，瓦特开始思考改进的办法。直到1765年的春天，在一次散步时，瓦特想到，既然纽可门蒸汽机的热效率低是蒸汽在缸内冷凝造成的，那么为什么不能让蒸汽在缸外冷凝呢？瓦特产生了采用分离冷凝器的最初设想。
在产生这种设想以后，瓦特在同年设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机。按照设计，冷凝器与汽缸之间有一个调节阀门相连，使他们既能连通又能分开。这样，既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸内产生同样的真空，避免了汽缸在一冷一热过程中热量的消耗，据瓦特理论计算，这种新的蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的三倍。
从理论上说，瓦特的这种带有分离器冷凝器的蒸汽机显然优于纽可门蒸汽机，但是，要把理论上的东西变为实际上的东西，把图纸上的蒸汽机变为实在的蒸汽机，还要走很长的路。瓦特辛辛苦苦造出了几台蒸汽机，但效果反而不如纽可门蒸汽机，甚至四处漏气，无法开动。尽管耗资巨大的试验使他债台高筑，但他没有在困难面前怯步，继续进行试验。当布莱克知道瓦特的奋斗目标和困难处境时，他把瓦特介绍给了自己一个十分富有的朋友--化工技师罗巴克。当时罗巴克是一个十分富有的企业家，他在苏格兰的卡隆开办了第一座规模较大的炼铁厂。虽然当时罗巴克已近50岁，但对科学技术的新发明仍然倾注着极大的热情。他对当时只有三十来岁的瓦特的新装置很是赞许，当即与瓦特签订合同，赞助瓦特进行新式蒸汽机的试制。
从1766年开始，在三年多的时间里，瓦特克服了在材料和工艺等各方面的困难，终于在1769年制出了第一台样机。同年，瓦特因发明冷凝器而获得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一项专利。第一台带有冷凝器的蒸汽机虽然试制成功了，但它同纽可门蒸汽机相比，除了热效率有显著提高外，在作为动力机来带动其他工作机的性能方面仍未取得实质性进展。就是说，瓦特的这种蒸汽机还是无法作为真正的动力机。
瓦特对蒸汽机的主要技术改进是什么？
要让蒸汽机高效率的转起来，要让活塞不断做往复运动。先让热的蒸汽进入气缸，可以推动活塞向上运动。紧接着要让活塞向下运动，这就需要进入气缸的蒸汽迅速冷凝下来以缩小体积减小压强。瓦特改进蒸汽机之前，纽科门蒸汽机的做法是向气缸中注入冷水，但是这样会让气缸本身的温度降低，使下一次进入气缸的热蒸汽损失热量，效率非常低有木有。瓦特同学在修这种蒸汽机的时候发现了这个弊端，于是很机智想到，既然想让水蒸气冷下来又不想让气缸冷下来，那让水蒸气从气缸里出来了再冷却不就行了？反正都是连通的，气缸里的气压一样能降低。于是做了如下改进：气缸上连了两个口，一个是前面的进气口，一个是排气口。当活塞运动到最上端的时候，关闭进气口，打开排气口，排气口外面等待热水蒸气的就是冷凝器，出去的水蒸气被瞬间冷凝下来，水蒸气就像氨气遇到水一样滋溜一下被吸出了气缸，气缸里瞬间接近真空，活塞也就被带下去了接下来重复刚才的动作就可以让活塞循环往复了，只要连上曲柄连杆机构就可以变成曲轴运动啦。瓦特同学真是太机智了，小小改进把蒸汽机效率提高了三倍后来的事情，大家都知道了，工业革命，效率提高，寻求市场，跟我天朝贸易逆差。所以蒸汽机的广泛使用，是对自然力认识的一个巨大的进步，使人类进入蒸汽时代。
他通过大量实验以及根据格拉斯哥大学教授布莱克提出的潜热、比热理论进行分析，对旧式蒸汽机进行深入研究，找出了旧式机器效率低的主要原因：除了漏气、散热等造成热量的浪费外，主要缺陷在于每一冲程都要用冷水将汽缸冷却一次，从而消耗了大量热量，使绝大部分蒸汽没有被有效利用。针对这一缺陷，瓦特提出了两项措施：一、为了使汽缸始终保持蒸汽所必须具有的温度，必须在汽缸外加上绝热外套或通以蒸汽或用其他方法对汽缸加热；二、使做功后的蒸汽尽可能迅速地冷却，液化成水，并要使这一过程在汽缸外进行，为此必须设置一个独立于汽缸的冷凝器，在机械传动方面也要改进。他决心自己制造一台新的蒸汽机，来改进旧机器的不足。
瓦特在同年设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机，按照设计，冷凝器与汽缸之间有一个调节阀门相连。使他们既能连通又能分开.这样.既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸内产生同样的真空，避免了汽缸在一冷一热过程中热量的消耗。据瓦特理论计算，这种新的蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的三倍。从理论上说，瓦特的这种带有分离器冷凝器的蒸汽机显然优于纽可门蒸汽机。但是，要把理论上的东西变为实际上的东西，把图纸上的蒸汽机变为实在的蒸汽机，还要走很长的路。瓦特辛辛苦苦造出了几台蒸汽机，但效果反而不如纽可门蒸汽机，甚至四处漏气，无法开动，尽管耗资巨大的试验使他债台高筑，但他没有在困难面前怯步，继续进行试验。
蒸气机的发明和应用
进入17世纪以来，意大利、英国、法国的科学家们开始了蒸汽的研究．一些蒸汽引 动装置相继产生．到17世纪末期，一位名叫巴本的法国技师制成了世界上第一台原始的蒸汽机。巴本的蒸汽机具备汽缸和活塞。其工作原理足：通过往汽缸中注水井加热，当水被烧开后，水蒸汽把活塞推动上去，等活塞推到汽缸的顶部就熄火。然后．再 使缸内的蒸汽冷却，大气压力使把活塞推下来。通过这种周而复始的加热、冷却来实现活塞的上下推动。巴本的蒸汽机虽然很原始，但就其具备汽缸和活塞来说，足具有划时代意义的．当然， 这种蒸汽机还不能用于工业生产，因而没有多大的实用价值．纽科门的实用蒸汽机。
纽科门是英国的一位金属器具商人。他十分热知矿山的情况，深知欧洲大批的矿主们因无法把矿井的积水抽出来而感到非常苦恼．他决心用蒸汽机来解决这个问题。纽科门花了10年的时间进行研究和实验．终于在1712年制出了新的蒸汽机。
纽科门蒸汽机的工作原理是：蒸汽机除汽缸和活塞外，还配有1个锅炉。汽缸中没有 阀门，当阀门打开时．让从锅炉中来的蒸汽在活塞下充满汽缸，蒸汽推动活塞向卜运行， 当活塞到达顶点时，关闭蒸汽阀门，另—个阀门打开，向汽缸外壁喷射冷水．冷水使蒸汽 冷凝并在汽缸内造成真空，活塞上端受大气压力将活塞下推．空气推动活塞产生的压力达到每平方厘米1千克，碗口大的活塞产生的力量比一匹马的力量还要大．这种周而复始的活塞上下推动形成了动力冲程．人类终于找到了能替自己干活的机器．
纽科门通过这种动力和配套的泵阀，实现了将矿井里的水抽了出来的目地．但是．这种蒸汽机一会儿足蒸汽进入汽缸，一会儿是冷水冷却，热效率很低．尽管如此，它还是能抽汲出46米深入的矿井积水-因此，这种蒸汽机广泛地被矿井所采用．这种机器l715年在德国、1717年在俄国、1722年在伯也纳、1725年在法国、1727年在瑞典被相继采用．
纽科门创造的功绩是成功地利用了活塞的动力他的蒸汽机在实际生产中。
瓦特对蒸汽机的两次改进。纽科门发明的蒸汽机在被投入使用60多年后，一个英国青 年人开始了对蒸气机的重要改进。这个青年人就是瓦特．瓦特就读于英国格拉斯哥的一所大学．当时瓦特接受了学校派给的修理一台纽科门蒸汽机的任务．修理期间瓦特发现这 种蒸汽机有许多缺点，他立刻就着手对蒸汽机进行改造．完成于1775年的第一次改进。 瓦特首先针对纽科门蒸汽机缸体冷热频繁转换，耗费热能问题进行改造．瓦特设想把加热、冷却两个任务，分别由两个容器来承当完成，就能够使做功的汽缸始终保持高热状态．当然，这还需要另外再添增一个冷凝器。其工作原理是： 首先，打开锅炉蒸气阀门，使蒸气进入汽缸，推动活塞向上运动．当蒸汽推动活塞到汽缸顶部的时候，关闭蒸汽阀门， 与 此同时，打开冷凝器与汽缸连接的阀门，使汽缸内的蒸汽压力突然消失，并冷凝形成汽缸内真空．空气压力会使活塞再向下运动。因此，只要交替开闭这两个阀门，活塞就会快速上下运动。
经过瓦特此次改造的蒸汽机其热效率提高了3倍，耗煤量节约了1／4。1769年，瓦特为自己的新技术获得了专利，并于1775年制睦出了“瓦特蒸气机”。
成于1784年的二次瓦特在第一次改进完成后，经过多年的研究，又针对存在的问题进行了第二次改进．这次改进主要解决了两个问堰：第一、针对以往的活塞只能作上、下直线运动的缺点进行改进。瓦特采用一个连杆带动曲轴的结构，使活塞的直线动能转变为圆周旋转动能．第二、发明了世界上最早的自动控制系统，自动调节蒸汽的流量，使机器的运行速度保持恒定。再不用靠人打去调节阀门．
瓦特的此次改进于1784年完成，由于这次改进使蒸汽机得以广泛地应用于工业生产， 又由于瓦特对蒸汽机的改造作出了卓越的贡献，至使后来的人们就认为是瓦特发明了蒸汽机，发明的时间也被认定为1775年或是1784年。蒸汽机的广泛应用瓦特的蒸汽机点燃了“工业革命”的导火索．很快就在美、法、饿、德等国的工业生 产中提供了强大的动力机，使人类社会的生产突飞猛进．正如马克思所说，蒸汽机的发明，在很短的时间内，改变了整个世界的面貌． 从1786年开始至1800年的短短4年间，世界各国相继制造出蒸汽织布机、蒸汽机驱动的帆船、蒸汽动力钢轨机及蒸汽机车。
时间对照 从纽科门于1712年制造出第一台用于生产实际的蒸汽机，到瓦特于1784年完成对蒸汽机的第二次改造，历时72年．
在这72年间，远在东方的中国，正值清朝初期的康熙 (1661—1721年)、雍正（1722—1734)、乾隆(1735—1793)三代帝王时期，也就是史称的“康乾盛世”。至乾隆末年，中国的经济总量达世界第一，人口占世界1／3，对外贸易长期增长， 正可谓一个东方大国．但是，由于种种原出，中国对当时世界上发生那场工业革命茫然无知，毫无应对。既没有参与其中．又没有分享技术成果，至使从此之后的百年之间，中国的科技逐渐走向没落．
终于有一天，手握先进生产工具的西方列强，依靠其船坚炮利打开了中国的大门，将屈辱和掠夺强加到了中国人民头上。
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、石油或天然气甚至垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。
世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗（Hero of Alexandria）于1世纪发明的汽转球（Aeolipile），但它只不过是个玩具而已。 约1679年法国物理学家丹尼斯·巴本在观察蒸汽冒出他的高压锅后制造了第一台蒸汽机的工作模型。约与此同时萨缪尔·莫兰也提出了蒸汽机的主意。1698年托马斯·塞维利、1712年托马斯·纽科门和1769年詹姆斯·瓦特改良出早期的工业蒸汽机，他们对蒸汽机的发展都做出了自己的贡献。1807年罗伯特·富尔顿第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。
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。
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。 需要特别注意的是，许多教科书上（历史书、物理书）说瓦特是蒸汽机的发明者。这是误传。蒸汽机是英国人萨维利（Savery）于1698年、纽可门（Newcomen）于1705年各自独立发明的，用于矿井抽水。当时效率很低。1765年，瓦特在修理纽可门机的基础上，对蒸汽机做了重大改进，使冷凝器与汽缸分离，发明曲轴和齿轮传动以及离心调速器等，使蒸汽机实现了现代化，大大提高了蒸汽机的效率。瓦特的这些发明，仍使用在现代蒸汽机中，为纪念瓦特的贡献，功率的单位名称以其姓氏命名。
进入17世纪以来，意大利、英国、法国的科学家们开始了蒸汽的研究．一些蒸汽引 动装置相继产生．到17世纪末期，一位名叫巴本的法国技师制成了世界上第一台原始的蒸汽机。巴本的蒸汽机具备汽缸和活塞。其工作原理足：通过往汽缸中注水井加热，当水被烧开后，水蒸汽把活塞推动上去，等活塞推到汽缸的顶部就熄火。然后．再 使缸内的蒸汽冷却，大气压力使把活塞推下来。通过这种周而复始的加热、冷却来实现活塞的上下推动。巴本的蒸汽机虽然很原始，但就其具备汽缸和活塞来说，足具有划时代意义的．当然， 这种蒸汽机还不能用于工业生产，因而没有多大的实用价值．纽科门的实用蒸汽机。
纽科门是英国的一位金属器具商人。他十分热知矿山的情况，深知欧洲大批的矿主们因无法把矿井的积水抽出来而感到非常苦恼．他决心用蒸汽机来解决这个问题。纽科门花了10年的时间进行研究和实验．终于在1712年制出了新的蒸汽机。
纽科门蒸汽机的工作原理是：蒸汽机除汽缸和活塞外，还配有1个锅炉。汽缸中没有 阀门，当阀门打开时．让从锅炉中来的蒸汽在活塞下充满汽缸，蒸汽推动活塞向卜运行， 当活塞到达顶点时，关闭蒸汽阀门，另—个阀门打开，向汽缸外壁喷射冷水．冷水使蒸汽 冷凝并在汽缸内造成真空，活塞上端受大气压力将活塞下推．空气推动活塞产生的压力达到每平方厘米1千克，碗口大的活塞产生的力量比一匹马的力量还要大．这种周而复始的活塞上下推动形成了动力冲程．人类终于找到了能替自己干活的机器．
纽科门通过这种动力和配套的泵阀，实现了将矿井里的水抽了出来的目地．但是．这种蒸汽机一会儿足蒸汽进入汽缸，一会儿是冷水冷却，热效率很低．尽管如此，它还是能抽汲出46米深入的矿井积水-因此，这种蒸汽机广泛地被矿井所采用．这种机器l715年在德国、1717年在俄国、1722年在伯也纳、1725年在法国、1727年在瑞典被相继采用．
纽科门创造的功绩是成功地利用了活塞的动力他的蒸汽机在实际生产中。
瓦特对蒸汽机的两次改进。纽科门发明的蒸汽机在被投入使用60多年后，一个英国青 年人开始了对蒸气机的重要改进。这个青年人就是瓦特．瓦特就读于英国格拉斯哥的一所大学．当时瓦特接受了学校派给的修理一台纽科门蒸汽机的任务．修理期间瓦特发现这 种蒸汽机有许多缺点，他立刻就着手对蒸汽机进行改造．完成于1775年的第一次改进。 瓦特首先针对纽科门蒸汽机缸体冷热频繁转换，耗费热能问题进行改造．瓦特设想把加热、冷却两个任务，分别由两个容器来承当完成，就能够使做功的汽缸始终保持高热状态．当然，这还需要另外再添增一个冷凝器。其工作原理是： 首先，打开锅炉蒸气阀门，使蒸气进入汽缸，推动活塞向上运动．当蒸汽推动活塞到汽缸顶部的时候，关闭蒸汽阀门， 与 此同时，打开冷凝器与汽缸连接的阀门，使汽缸内的蒸汽压力突然消失，并冷凝形成汽缸内真空．空气压力会使活塞再向下运动。因此，只要交替开闭这两个阀门，活塞就会快速上下运动。
经过瓦特此次改造的蒸汽机其热效率提高了3倍，耗煤量节约了1／4。1769年，瓦特为自己的新技术获得了专利，并于1775年制睦出了“瓦特蒸气机”。
成于1784年的二次瓦特在第一次改进完成后，经过多年的研究，又针对存在的问题进行了第二次改进．这次改进主要解决了两个问堰：第一、针对以往的活塞只能作上、下直线运动的缺点进行改进。瓦特采用一个连杆带动曲轴的结构，使活塞的直线动能转变为圆周旋转动能．第二、发明了世界上最早的自动控制系统，自动调节蒸汽的流量，使机器的运行速度保持恒定。再不用靠人打去调节阀门．
瓦特的此次改进于1784年完成，由于这次改进使蒸汽机得以广泛地应用于工业生产， 又由于瓦特对蒸汽机的改造作出了卓越的贡献，至使后来的人们就认为是瓦特发明了蒸汽机，发明的时间也被认定为1775年或是1784年。蒸汽机的广泛应用瓦特的蒸汽机点燃了“工业革命”的导火索．很快就在美、法、饿、德等国的工业生 产中提供了强大的动力机，使人类社会的生产突飞猛进．正如马克思所说，蒸汽机的发明，在很短的时间内，改变了整个世界的面貌． 从1786年开始至1800年的短短4年间，世界各国相继制造出蒸汽织布机、蒸汽机驱动的帆船、蒸汽动力钢轨机及蒸汽机车。
时间对照 从纽科门于1712年制造出第一台用于生产实际的蒸汽机，到瓦特于1784年完成对蒸汽机的第二次改造，历时72年．
在这72年间，远在东方的中国，正值清朝初期的康熙 (1661—1721年)、雍正（1722—1734)、乾隆(1735—1793)三代帝王时期，也就是史称的“康乾盛世”。至乾隆末年，中国的经济总量达世界第一，人口占世界1／3，对外贸易长期增长， 正可谓一个东方大国．但是，由于种种原出，中国对当时世界上发生那场工业革命茫然无知，毫无应对。既没有参与其中．又没有分享技术成果，至使从此之后的百年之间，中国的科技逐渐走向没落．
终于有一天，手握先进生产工具的西方列强，依靠其船坚炮利打开了中国的大门，将屈辱和掠夺强加到了中国人民头上。
如果认为本文对您有所帮助请赞助本站