周朝有多少年 周朝建立了多少年
2023-01-30
瓦特蒸汽機怎么發(fā)明的，瓦特發(fā)明蒸汽機?
更新時間：2022-08-12 12:19:36作者：未知
世界科技史上，有這樣一位科學(xué)家、發(fā)明家，他沒有接受過正規(guī)的教育，只是以學(xué)徒出身，但是他憑借自己的聰明才智完成了人類社會急需的一項偉大發(fā)明，為人類歷史發(fā)展做出了極大的貢獻。這個人就是發(fā)明蒸汽機的瓦特。
詹姆斯·瓦特，從小受到機械工匠父親的影響，對制造小工藝充滿濃厚的興趣。關(guān)于瓦特有一個有趣的故事：有一天，家里的一壺水開了，壺蓋被水蒸汽吹得一直在跳。這對于常人來講是司空見慣的事情，但小瓦特對它卻充滿好奇，他一直在琢磨壺蓋一直跳動的原因。
由此可見，瓦特從小就善于獨立思考，這種習慣使他受益終身。瓦特由于體弱多病，不得不做出退學(xué)的決定，但是這并沒有影響他對知識的癡迷追求。他一直堅持自學(xué)，完成了幾何學(xué)的課程。后來瓦特當過修理廠的徒工，他憑借自己的好學(xué)很快就掌握了技術(shù)，但是由于高強度的勞動使得他的身體每況愈下，最后他被迫回家休養(yǎng)。
當身體條件有所好轉(zhuǎn)后，瓦特準備學(xué)習制造儀器，但是由于他不夠條件未獲允許。不過塞翁失馬，焉知非福，格拉斯哥大學(xué)教授臺克非常欣賞瓦特的才能，把他介紹到格拉斯哥大學(xué)當了修理教學(xué)儀器的工人。這段經(jīng)歷對于瓦特的一生是非常關(guān)鍵的。在這段時間里，他認識了化學(xué)家約瑟夫·布萊克和約翰·魯賓遜等，由于好學(xué)，瓦特學(xué)到了很多科學(xué)理論知識。
一次，瓦特在修理一臺紐可門蒸汽機的過程中，發(fā)現(xiàn)了舊式機器效率低的主要原因：原來每次沖程冷水冷卻汽缸的過程會造成熱量的消耗，絕大部分蒸汽被白白浪費。因此，瓦特認為，如果在汽缸外加上絕熱外套讓蒸汽保持所必須具有的溫度，或者讓作功后的蒸汽盡快冷卻，這樣就可以提高熱機的效率。
后來，瓦特意識到蒸汽在缸內(nèi)冷凝最終導(dǎo)致了蒸汽機熱效率低，那如果將蒸汽在缸外冷凝不就解決難題了嗎？于是瓦特分離冷凝器的最初設(shè)想產(chǎn)生了。瓦特設(shè)計蒸汽機的道路充滿坎坷，根據(jù)分離冷凝器的設(shè)想，瓦特設(shè)計了一種帶有分離冷凝器的蒸汽機，然而其效果卻并不如人意。其效率遠遠沒能達到瓦特的預(yù)想，而這次失敗已經(jīng)讓瓦特身陷困境，債臺高筑。
不過此時瓦特認識了化工技師羅巴克，羅巴克表示支持瓦特的實驗。此后的三年，瓦特戰(zhàn)勝重重困難，最終于1769年制造出了第一臺樣機，同時，瓦特還發(fā)明了冷凝器，使他獲得了在革新紐可門蒸汽機過程中自己的第一項專利。沒想到由于這種蒸汽機的銷售不佳，羅巴克竟瀕于破產(chǎn)。所幸這時工程師兼企業(yè)家博爾頓又開始與瓦特合作。但是，此后研發(fā)生產(chǎn)的蒸汽機不但改進不大，而且耗費了巨資。博爾頓也不堪忍受如此大的壓力，到了瀕臨破產(chǎn)的地步。
此時，瓦特意識到自己所面臨的難題已經(jīng)不再是熱效率低，而是活塞往返運動只能呈直線狀態(tài)。隨后，瓦特受到行星繞日圓周運動的啟發(fā)，他將活塞往返的直線運動變?yōu)樾D(zhuǎn)的圓周運動，同時還在輪軸上加裝了一個飛輪，這樣蒸汽機成就了可以帶動一切工作機的動力機。
1781年底，瓦特因發(fā)明帶有齒輪和拉桿的機械聯(lián)動裝置榮獲了自己的第二個專利。
為了進一步提高蒸汽機的效率，瓦特在發(fā)明齒輪聯(lián)動裝置之后，對汽缸本身進行了研究，發(fā)現(xiàn)他的蒸汽機中蒸汽推動活塞的沖程工藝與紐可門蒸汽機沒有不同，兩者的蒸汽都是單項運動，從一端進入、另一端出來。
他想，如果讓蒸汽能夠從兩端進入和排出，就可以讓蒸汽既能推動活塞向上運動又能推動活塞向下運動，那么，他的效率就可以提高一倍。1782年，瓦特根據(jù)這一設(shè)想，試制出了一種帶有雙向裝置的新汽缸，由此瓦特獲得了他的第三項專利。把原來的單向汽缸裝置改裝成雙向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低壓蒸汽變?yōu)楦邏赫羝@是瓦特在改進紐可門蒸汽機的過程中的第三次飛躍。通過這三次技術(shù)飛躍，紐可門蒸汽機完全演變?yōu)榱送咛卣羝麢C。
由于瓦特把蒸汽機的往復(fù)直線運動變成為連續(xù)而均勻的圓周運動，從而可以經(jīng)過傳動裝置帶動一切機器運轉(zhuǎn)，成為能普遍用于工業(yè)和交通運輸業(yè)的“萬能動力機”。這種高效率的蒸汽機很快取代了舊式的蒸汽機，被各工業(yè)部門迅速采用。從此，動力機、傳動機和工作機組成了機器生產(chǎn)系統(tǒng)，成為產(chǎn)業(yè)近代化的核心。
到19世紀30年代，蒸汽機廣泛應(yīng)用到紡織、冶金、采煤、交通等部門去，很快引起了一場技術(shù)革命。美國人富爾頓發(fā)明了用瓦特蒸汽機作動力的輪船，英國人史蒂芬遜發(fā)明了用瓦特蒸汽機作動力的火車。
本文標簽： 瓦特蒸汽機怎么發(fā)明的