瓦特与蒸汽机

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瓦特,蒸汽机





15世纪后半叶哥白尼的太阳中心说建立开始,从宗教神学的禁锢下解放出来的科学技术,获得了突飞猛进的发展。18世纪的英国,由于它在一个世纪前首先取得了资产阶级革命的胜利,较早地确立了资本主义生产关系的统治地位,促进了生产力的发展。随着生产的发展,英国已培养了一大批有熟练技巧的工人,而生产的发展也迫切需要解决动力问题。因此,由于社会生产的需要和科学技术的发展,终于首先在英国开始了蒸汽机革命,迎来了近代史上第一次技术革命。在蒸汽机的发明史上做过决定性贡献的,是被人们誉为“蒸汽大王”的瓦特。瓦特的主要功绩是对蒸汽机做了重大改进,为工业提供了强大的动力机。

1736年,詹姆士·瓦特出生在英国苏格兰的一个工人家庭。由于家庭困难,童年的瓦特上不起学,他就自学一些几何和物理学知识。受家庭影响,他从小就熟悉一些机械制造常识。十八岁那年,瓦特到伦敦一家钟表店当学徒。在这期间,他白天在店里忙碌,晚上就到一位著名的机械师家里学习机械学。在学习后的闲谈中,这位机械师向他讲起蒸汽机,瓦特把闲谈当作听课,回家以后还自己动手做实验,研究蒸汽的性质。

1763年,经人推荐,瓦特来到了条件较好的格拉斯哥大学担任仪器修理工。一次,学校里一台纽可门蒸汽机坏了,请瓦特去修理。在修理过程中,瓦特发现纽可门蒸汽机有两大缺点:一是热效率低,蒸汽的绝大部分热量没有用来做功,而是消耗在使汽缸的一冷一热上了。二是活塞只能作往复的直线运动,不能作旋转运动,这就限制了蒸汽机的使用范围。

为了提高蒸汽机的效率,瓦特就在汽缸外面加上绝热外套,并单独设计了一个和汽缸分离的冷凝器,把作完功的蒸汽引入冷凝器中去冷却,这样就不必用冷水去淋汽缸,保持了汽缸原来的高温。1765年,瓦特已基本上完成了带有单独冷凝器的蒸汽机的发明。

1782年,瓦特又发明了功率更高的往复式蒸汽机。它增加了气室,使蒸汽进入气缸时能自动变换方向,以推动活塞做往复运动。使同一汽缸可以达到两倍的功率。

后来,瓦特又进一步改进蒸汽机。他采用了英国发明家司蒂德发明的一种曲


柄装置。它可以使往复的直线运动变成回转运动。再增加了飞轮和离心调速装置,这样,不仅使活塞的往复运动转化为飞轮的转动,而且由于飞轮的转动平稳,由飞轮的轴输出动力带动工作机的轴稳定转动。况且能对蒸汽机的转速实行自动调节。

瓦特经过自己长期的努力,同时吸收了别人的成果,终于制成了性能比较优良的新一代蒸汽机——瓦特蒸汽机。至今所用的蒸汽机基本上就是瓦特的往复式旋转式蒸汽机。它和纽可门蒸汽机相比较,具有明显的优点,它不仅煤的消耗少,机器的效率高,而且还可以连续工作。瓦特蒸汽机的发明,极大作地推动了当时正在蓬勃兴起的英国工业革命,从而使世界工业进入了大规模的蒸汽机时代。

从希罗的蒸汽球到瓦特的蒸汽机,历史已经经历了一段漫长的过程。需要强调指出的是,蒸汽机的发明远非只是我们以上提到的几个人的功劳。除了工业发展较早的英国外,在欧洲的许多国家,有不少人都在这方面的研究中做出过杰出的贡献,因此,恩格斯曾经指出,蒸汽机的诞生是一次“真正国际性的发明”




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