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世界最早的火车 蒸汽机用煤炭和木材作燃料
2022-09-22

世界最早的火车是什么样子?蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命。直到20世纪初,它仍然是世界上最重要的原动机,后来才逐渐让位于内燃机和汽轮机等。下面就跟360常识网一起具体看看世界最早的火车等相关内容。

火车

1781年制造的蒸汽机问世,与此同时,人们也正在考虑如何把静置的蒸汽机搬到交通工具上,变成动态的机械。可是蒸汽机的小型化、使车轮在轨道上不打滑、气缸的排气、锅炉的通风等问题都有待进一步解决。

英国人查德·特里维西克(1771~1833年)经过多年的研究探索终于在1804年制造了一台单一气缸和一个大飞轮的蒸汽机车,牵引5辆车厢,以时速8千米的速度行使,这是在轨道上行使的最早的机车。因为当时是用煤炭和木材作燃料,就把它叫做“火车”了。

分类

锅炉分类

火管造型被用在早期的船只和蒸汽机车的锅炉中。在火管式锅炉中,从燃烧室出来的热烟通过烟道由烟囱排出。这种锅炉需要一个比较高的烟囱。

水管造型的水由热气通过多个管道加热。这些管道在交换器的顶部流入一个蒸汽集合腔。水管锅炉的一个重要优点是它在破坏时造成的危险比较小,原因是因为锅炉里的水的量比较小,此外锅炉里没有多少会被磨损的运动的机械组成部分,一些水管锅炉在排烟道上还有一个热交换器来提高整个锅炉的热效率。

蒸汽机分类

按蒸汽在活塞一侧或两侧工作,蒸汽机可分为单作用和双作用式两种;按汽缸布置方式,可分为立式和卧式;按蒸汽是在一个汽缸中膨胀或依次连续在多个汽缸中膨胀,可分为单胀式和多胀式;按蒸汽在汽缸中的流向,可分为回流式和单流式;按排汽方式和排汽压力可分为凝汽式、大气式和背压式。

发展提高

功效

蒸汽机的发展首先体现在功率和效率的提高,而这又主要取决于蒸汽参数的提高。初期蒸汽机的蒸汽压力仅为0.11~0.13兆帕,19世纪初才达到0.35~0.7兆帕,20世纪20年代曾用到6~10兆帕。在蒸汽温度上,19世纪末还不超过250℃,而到20世纪30年代曾用到450~480℃。

效率

至于效率,瓦特初期连续运转的蒸汽机,按燃料热值计总效率不超过3%;到1840年,最好的凝汽式蒸汽机总效率可达8%;到20世纪,蒸汽机最高效率可达到20%以上。

转速

在转速方面,18世纪末瓦特蒸汽机仅40~50转/分;20世纪初转速达到100~300转/分,个别蒸汽机曾达到2500转/分。在功率方面,最初单机功率仅几马力,20世纪初的一台船用蒸汽机的功率可达25000马力。

随着蒸汽参数和功率的提高,蒸汽已不可能在一个汽缸中继续膨胀,还必须在相连接的汽缸中继续膨胀,于是出现了多级膨胀的蒸汽机。蒸汽机因受到润滑油闪点的限制,所用蒸汽的最高温度一般都不超过400℃,机车,船用等移动式蒸汽机还略低一些,多数不高于350℃。考虑到膨胀的可能性和结构的经济性,常用压力在2.5兆帕以下。蒸汽参数受到限制,从而也限制了蒸汽机功率的进一步提高。

意义

蒸汽机的出现和改进促进了社会经济的发展,但同时经济的发展反过来又向蒸汽机提出了更高的要求,如要求蒸汽机功率大、效率高、重量轻、尺寸小等。尽管人们对蒸汽机作过许多改进,不断扩大它的使用范围和改善它的性能,但是随着汽轮机和内燃机的发展,蒸汽机因存在不可克服的弱点而逐渐衰落。