或许很多人认为蒸汽机是瓦特发明的。
事实上,蒸汽机算不上是瓦特发明的。
因为在瓦特之前,已经有人发明了蒸汽机,虽然实用性能还不是很高。
后来,牛考门把蒸汽机用到了煤矿抽水。
然而,牛考门的蒸汽机可以简单称为“气压机”。
这台机器利用蒸汽的力量制造真空来抽水,可以昼夜不停地运作。
然而,蒸汽的产生需要大量的能量来提供,也就是说需要消耗大量的煤,因此也只能用在煤矿开采上,毕竟近水楼台,煤矿丰富。
牛考门的蒸汽机,需要将冷水灌入汽缸中,冷凝其中的水蒸气。
但在蒸汽冷凝过程中,汽缸本身的温度也降低了。
这就需要更多燃料来反复加热汽缸,造成巨大的能耗。
1764年,瓦特被派去修理一台牛考门的蒸汽机,在这期间瓦特便是研究如何改良蒸汽机。
说起瓦特与蒸汽机的良缘,不得不提瓦特与水壶的故事。
相传在瓦特小时候,烧水时看到水壶里喷出来的蒸气,把壶盖子顶的发出格登格灯的响声,使得他与蒸汽机结下了良缘。
瓦特认为,要制造出完美的蒸汽发动机,就要保持汽缸和蒸汽的温度始终一致。
但为了充分发挥其威力,蒸汽的温度需要降到100摄氏度之下。
所以,瓦特将冷凝过程分离了出来。
在瓦特改进蒸汽机的研究中,用得最多的便是“水壶”。
他将一根玻璃弯管一头插入水壶嘴中,另一头插入装满冷水的实验杯中,结果发现水壶中的水沸腾的时候,冷水杯中的水虽然只有少量增加,但水温有明显升高。
这便是蒸汽冷凝过程中的潜热,即水蒸气变成液态水过程中释放的热量。
1765年,瓦特发明了分离式冷凝器,这一改良在蒸汽机的发展中起到了关键作用。
瓦特初步改良的蒸汽机,效率是牛考门气压机的4倍。
但是,瓦特觉得效率还是不高,经过不断改进试验,瓦特先后将齿轮、离心式调速器、压力计等仪器安装到蒸汽机上,大大提高了蒸汽机的实用性和便捷性。
蒸汽机是英国人萨维利Savery于1698年、纽可门Newcomen于1705年各自独立发明的,用于矿井抽水。
当时效率很低,1765年,瓦特在修理纽可门机的基础上,对蒸汽机做了重大改进,使冷凝器与气缸分离,发明曲轴和齿轮传动以及离心调速器等,使蒸汽机实现了现代化,大大提高了蒸汽机的效率。
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