蒸氣機的發明和應用

歷史將四大發明賦予了中國人，從而奠定千年文明古國。歷史將蒸氣機的發明賦予了西方，西方文明從此在百多年間世界領先．而事實上，蒸汽機的發明凝潔著西方眾多發明家的辛勤和智慧……巴本的原始蒸汽機。　進入17世紀以來，意大利、英國、法國的科學家們開始了蒸汽的研究．壹些蒸汽引 動裝置相繼產生．到17世紀末期，壹位名叫巴本的法國技師制成了世界上第壹臺原始的蒸汽機。巴本的蒸汽機具備汽缸和活塞。其工作原理足：通過往汽缸中註水井加熱，當水被燒開後，水蒸汽把活塞推動上去，等活塞推到汽缸的頂部就熄火。然後．再 使缸內的蒸汽冷卻，大氣壓力使把活塞推下來。通過這種周而復始的加熱、冷卻來實現活塞的上下推動。巴本的蒸汽機雖然很原始，但就其具備汽缸和活塞來說，足具有劃時代意義的．當然， 這種蒸汽機還不能用於工業生產，因而沒有多大的實用價值．紐科門的實用蒸汽機。　紐科門是英國的壹位金屬器具商人。他十分熱知礦山的情況，深知歐洲大批的礦主們因無法把礦井的積水抽出來而感到非常苦惱．他決心用蒸汽機來解決這個問題。紐科門花了10年的時間進行研究和實驗．終於在1712年制出了新的蒸汽機。紐科門蒸汽機的工作原理是：蒸汽機除汽缸和活塞外，還配有1個鍋爐。汽缸中沒有 閥門，當閥門打開時．讓從鍋爐中來的蒸汽在活塞下充滿汽缸，蒸汽推動活塞向蔔運行， 當活塞到達頂點時，關閉蒸汽閥門，另—個閥門打開，向汽缸外壁噴射冷水．冷水使蒸汽 冷凝並在汽缸內造成真空，活塞上端受大氣壓力將活塞下推．空氣推動活塞產生的壓力達到每平方厘米1千克，碗口大的活塞產生的力量比壹匹馬的力量還要大．這種周而復始的活塞上下推動形成了動力沖程．人類終於找到了能替自己幹活的機器．　紐科門通過這種動力和配套的泵閥，實現了將礦井裏的水抽了出來的目地．但是．這種蒸汽機壹會兒足蒸汽進入汽缸，壹會兒是冷水冷卻，熱效率很低．盡管如此，它還是能抽汲出46米深入的礦井積水-因此，這種蒸汽機廣泛地被礦井所采用．這種機器l715年在德國、1717年在俄國、1722年在伯也納、1725年在法國、1727年在瑞典被相繼采用．　紐科門創造的功績是成功地利用了活塞的動力他的蒸汽機在實際生產中。　瓦特對蒸汽機的兩次改進。紐科門發明的蒸汽機在被投入使用60多年後，壹個英國青 年人開始了對蒸氣機的重要改進。這個青年人就是瓦特．瓦特就讀於英國格拉斯哥的壹所大學．當時瓦特接受了學校派給的修理壹臺紐科門蒸汽機的任務．修理期間瓦特發現這 種蒸汽機有許多缺點，他立刻就著手對蒸汽機進行改造．完成於1775年的第壹次改進。 瓦特首先針對紐科門蒸汽機缸體冷熱頻繁轉換，耗費熱能問題進行改造．瓦特設想把加熱、冷卻兩個任務，分別由兩個容器來承當完成，就能夠使做功的汽缸始終保持高熱狀態．當然，這還需要另外再添增壹個冷凝器。其工作原理是： 首先，打開鍋爐蒸氣閥門，使蒸氣進入汽缸，推動活塞向上運動．當蒸汽推動活塞到汽缸頂部的時候，關閉蒸汽閥門， 與 此同時，打開冷凝器與汽缸連接的閥門，使汽缸內的蒸汽壓力突然消失，並冷凝形成汽缸內真空．空氣壓力會使活塞再向下運動。因此，只要交替開閉這兩個閥門，活塞就會快速上下運動。　經過瓦特此次改造的蒸汽機其熱效率提高了3倍，耗煤量節約了1／4。1769年，瓦特為自己的新技術獲得了專利，並於1775年制睦出了“瓦特蒸氣機”。　成於1784年的二次瓦特在第壹次改進完成後，經過多年的研究，又針對存在的問題進行了第二次改進．這次改進主要解決了兩個問堰：第壹、針對以往的活塞只能作上、下直線運動的缺點進行改進。瓦特采用壹個連桿帶動曲軸的結構，使活塞的直線動能轉變為圓周旋轉動能．第二、發明了世界上最早的自動控制系統，自動調節蒸汽的流量，使機器的運行速度保持恒定。再不用靠人打去調節閥門．　瓦特的此次改進於1784年完成，由於這次改進使蒸汽機得以廣泛地應用於工業生產， 又由於瓦特對蒸汽機的改造作出了卓越的貢獻，至使後來的人們就認為是瓦特發明了蒸汽機，發明的時間也被認定為1775年或是1784年。蒸汽機的廣泛應用瓦特的蒸汽機點燃了“工業革命”的導火索．很快就在美、法、餓、德等國的工業生 產中提供了強大的動力機，使人類社會的生產突飛猛進．正如馬克思所說，蒸汽機的發明，在很短的時間內，改變了整個世界的面貌．　從1786年開始至1800年的短短4年間，世界各國相繼制造出蒸汽織布機、蒸汽機驅動的帆船、蒸汽動力鋼軌機及蒸汽機車。　時間對照　從紐科門於1712年制造出第壹臺用於生產實際的蒸汽機，到瓦特於1784年完成對蒸汽機的第二次改造，歷時72年．在這72年間，遠在東方的中國，正值清朝初期的康熙 (1661—1721年)、雍正（1722—1734)、乾隆(1735—1793)三代帝王時期，也就是史稱的“康乾盛世”。至乾隆末年，中國的經濟總量達世界第壹，人口占世界1／3，對外貿易長期增長， 正可謂壹個東方大國．但是，由於種種原出，中國對當時世界上發生那場工業革命茫然無知，毫無應對。既沒有參與其中．又沒有分享技術成果，至使從此之後的百年之間，中國的科技逐漸走向沒落．　終於有壹天，手握先進生產工具的西方列強，依靠其船堅炮利打開了中國的大門，將屈辱和掠奪強加到了中國人民頭上。