热机效率的范围 热机的历史及定义

热机的历史及定义  

热机是吸收热能并将其中一部分转换为机械功向外输出的原动机。

公元一世纪，亚历山大·希罗就设计出了蒸汽机的原型机。

1698年，汤姆斯·萨威利制成了蒸汽机抽水机。

1712年，英国人汤姆斯·牛考门改进了的蒸汽机，牛考门蒸汽机效率非常低，只能用于煤矿排水。

1764年，英国人詹姆斯·瓦特在修理一台牛考门蒸汽机时，对这种机器发生了兴趣。

对牛考门机进行了非常重要改进，制成了第一台有实用价值的蒸汽机。

瓦特不是第一个发明蒸汽机的人。

瓦特所做的第一项重大革新就是增加一个独立的凝汽室，于1769年获得专利权。

他还使蒸汽缸与外界绝缘，又于1782年发明了双动发动机。

连同一些较小的革新一起，这些发明使蒸汽机的效率至少提高了四倍。

实际上效率的提高意味着一台华而不实的装置与一台有巨大工业价值的机械之间的差别。

1781年，瓦特还发明了一套齿轮，从而使蒸汽机的往复运动变换成为旋转运动。

这套齿轮使蒸汽机的用途增多。

瓦特又发明了自动调节蒸汽机运转速度的离心式调速器（1788年）、压力计（1790年）、计数器、示功器、节流阀以及许多其他仪器。

瓦特本人没有很好的经商头脑。

但是他在1775年同一个非常能干的商人、工程师马娄·布尔顿合股成立了一个瓦特—布尔顿公司。

该公司生产了大量的蒸汽机，两个股东也都成了富翁。

对蒸汽机的重要性无论怎样估计都不为过分。

当然在工业革命中出现了许多其他发明，如在采矿，冶炼和许多工业机械等方面都有所发明。

其中的几项发明如滑轮梭子（约翰·凯，1733年）和勒尼纺纱机（詹姆斯·哈格瑞夫斯法，1764年）皆出在瓦特着手之前。

其他发明中的大多数只代表了小改小革，没有哪一项能单独地对工业革命起举足轻重的作用。

然而蒸汽机则不同，它起着关键性的作用，没有它，工业革命就会面目全非。

在它之前虽然风车和水轮有一定的用途，但是主要的动力源一向是人的肌体，这个因素严重地限制了工业生产力。

随着蒸汽机的发明，这条限制消除了。

现在有了可供生产使用的巨大能量，生产也就随之有了巨大的增长。

1973年禁运石油使我们认识到缺乏能量会多么严重地阻碍工业的发展，这个经历会使我们粗浅地认识到瓦特的发明对工业革命的重要意义。

蒸汽机除了作为工厂动力来源外，还有许多其他重要的应用。

1783年马贵斯·朱费罗伊·达班斯成功地使用蒸汽机驱动船的航行。

1804年理查德，特利维西克制造出第一台蒸汽机车。

不过这两种机型从经济上来看都不是成功的。

然而数十年之内，轮船和铁路使水陆交通都发生了革命。

在历史上，工业革命与美国革命和法国革命几乎是同一时期出现的。

虽然人们当时似乎对工业革命认识不清楚，但是今天我们可以看出它对人类日常生活的作用显然要比那两场伟大政治革命都重要得多。

因此，詹姆斯·瓦特是历史上最有影响的人物之一。

1824年，法国人卡诺(Sadi Carnot)发表了热力发动机的经典理论——卡诺循环原理。

1876年，德国人奥托(Nicolaus Auguest Otto)发明了四冲程煤气机。

压缩比约为2.5，其热效率为10～12%，

1883年，法国人达木烈尔(G·Daimler)制成了用热管点火的立式汽油机，在当时内燃机的最高转速也只不过200r/min，而他制作的汽油机竟达到1000r/min，1887年该机装在汽车上使用。

1890年,德国人奔驰(K·Benz)也在研究高速内燃机。

他发明了电火花点火法，使汽油机达到了与现今车用汽油机几乎相同的型式，高速机获得了迅速地发展。

1897年,德国人鲁道夫·狄赛尔(Rudorf·Diesel)发明了压燃式柴油机。

该机在当时达到了转速为172RPM,发出14.7kW，热效率达26.2％，这在当时是最高的热效率了。

1926年,有人设计出利用排气能量将进气压缩的废气涡轮增压器,但由于当时未能制造出性能良好的增压器而使增压技术多年得不到普及和推广。

第二次世界大战后，随着人们对废气涡轮的研究，在耐热材料和压气机方面取得了显著的进展。

1950年左右起，才开始在柴油机上采用增压方式。

而如今的船用柴油机几乎已达到“无机不增压”的程度，因为增压可以使功率提高1-3倍！