蒸汽机的原理是什么?如何提供动力?

蒸汽机需要一个锅炉来烧水产生高压蒸汽。这种锅炉可以使用木材、煤、石油或天然气甚至可燃垃圾作为热源。蒸汽的膨胀推动活塞做功。但是蒸汽车携带的锅炉容易爆炸。19世纪的英国,在蒸汽汽车最流行的几十年里,发生过上万起锅炉爆炸事件。巨大的安全隐患让人们对这种新兴的交通工具又爱又恨。有没有一种机器可以超越蒸汽机,抛弃巨大的锅炉,让燃料在外面燃烧而不是在里面燃烧,从而发电?

瓦特是通过30多年的研究和实验,通过Dennis Baben Thomas Seville和托马斯·纽科门等先辈的早期成果,通过一整套工业体系(你说蒸汽机简单,只要给我一个单独的冷凝器,汽缸外有绝缘层,用油润滑活塞,行星齿轮,平行运动连杆,离心调速器,节流阀和压力表)发明蒸汽机的——不是奶奶的锅。况且中国古代也不是没有风箱、排水等符合蒸汽机原理的技术。

蒸汽机将化石燃料的化学能转化为蒸汽的热能,蒸汽推动活塞做直线往复运动,活塞的直线往复运动通过连杆和曲轴转化为圆周运动。瓦特实际上是一种改进的蒸汽机。蒸汽机早就发明了,但是蒸汽机的转换效率特别低,应用范围特别小。瓦特改进的蒸汽机在效率上提高了很多,有很高的使用价值,导致了第一次工业革命。随后,蒸汽机被安装在火车和轮船上用作动力,这极大地改变了人们的旅行和交通方式。

瓦特的蒸汽机得到了广泛的应用,但是瓦特的专利却被处处打压,导致其蒸汽机没有得到广泛的应用(专利费太高)。如果只是原型机,就不需要那么多东西了。当然,活塞和曲轴连杆是不可或缺的。比如汽轮机的后两三级基本都是真空。而当凝汽器真空不足时,最后的蒸汽温度会上升。为什么?因为不能及时排出的蒸汽被再次压缩,消耗了末级叶片的动能而不是做功。