瓦特改良蒸汽机
1764年,英国仪器修理工詹姆斯·瓦特于1765年发明了冷凝器与缸壁分离的蒸汽机,并于1769年获得英国专利。
在早期,瓦特的蒸汽机仍然使用平衡杆和拉杆机构来驱动水泵。为了清除冷凝器中的冷凝物和空气,瓦特安装了一个空气泵。他还在汽缸外壁安装了夹层,并用蒸汽加热汽缸壁,以减少冷凝损失。
瓦特的创造性工作使蒸汽机迅速发展。他把只能提水的机械变成了可以广泛使用的蒸汽机,蒸汽机的热效率提高了一倍,大大降低了煤耗。因此,瓦特是蒸汽机的改革家。
扩展数据:
在早期的实验中,瓦特独立发现了蒸汽凝结过程中的潜热(水蒸气变成液态水过程中释放的热量)。后来根据英国化学家布莱克的潜热理论,瓦特又开始了相关实验。在这些实验中,他多次使用水壶和其他家用电器,包括平底锅。
这些实验帮助他找到了纽克曼空气压缩机消耗大量能量的原因:纽克曼的机器需要向气缸中注入冷水,以凝结其中的水蒸气。但是在蒸汽冷凝的过程中,汽缸本身也是被冷却的。这就需要更多的燃料反复加热气缸,造成巨大的能源消耗。
瓦特在回忆录中写道:“要制造一台完美的蒸汽机,必须保持汽缸和蒸汽的温度一致。但为了充分发挥其威力,蒸汽的温度需要降到100摄氏度以下。”所以瓦特想出了分离冷凝过程的主意。
1765年,瓦特发明了分离式冷凝器,对蒸汽机的发展起到了关键作用。他设计和改进的蒸汽驱动机器生产煤炭的功率是纽特曼气压机的4倍,可用于各种矿井。
同时,他的蒸汽驱动机器进一步提高了钢产量,从而降低了钢价。到1830,英国的煤炭产量占世界的4/5,而铁产量远超世界其他国家。这从根本上改变了工业的规模,使工厂取代了传统的手工业,英国迅速走上了现代工业化的道路。
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