蒸汽机的发明与应用

申珮迪

摘 要：蒸汽机是18世纪工业革命史上的一项重要发明，它改变了人们的生产生活方式。基于此，笔者根据个人学习兴趣，通过收集相关文献资料，对蒸汽机的起源与应用进行了探讨，希望通过本文，能给予同学们一些启示，共同进步。

关键词：蒸汽机；起源；原理；改进；应用

1 蒸汽机的起源与原理

蒸汽机是英国人萨维利于1698年，纽可门于1705年各自独立发明的。1765年瓦特在纽可门的基础上，对蒸汽机做了重大改进，使蒸汽机实现了现代化，大大提高了蒸汽机的效率。为纪念瓦特的贡献，功率的单位以其姓氏命名。蒸汽机的发明推进了生产力的发展，解放了生产力，提高了劳动效率。蒸汽机的应用是人类认识和利用自然力的一个大突破，是人类历史上的第一次技术革命。

蒸汽机的工作原理是用燃烧煤产生热量，将水加热成高温高压的水蒸气，利用高压水蒸气推动气缸中的活塞运动，活塞带动曲轴将往复运动转变为转动；直到19世纪90年代，我们还能看到蒸汽机火车头在铁路上急驶。但由于内燃机的热机效率低，污染严重而被淘汰，现在我们只能在博物馆中目睹它的风采了。

2 蒸汽机的改进与应用

蒸汽机的发明作为一种经济现象，它能够不断得到改进的一个重要的经济原则是获益要永远大于消耗。

萨夫里制造蒸汽机的目的是代替那些在矿井中安装的全套的重叠唧筒，这些设备加大了开矿的成本，使利润减少。但他的发明使燃料的消耗加大，且存在工作和生产效率问题。纽科门的机器一问世，它就遭到淘汰。经过完善，纽科门的蒸汽机得到推广，它比以前所使用的动力更加高效、节能。一架蒸汽机相当于五十马力的功，而费用只是原来的六分之一。但它仍具有萨夫里蒸汽机的缺陷，需要消耗大量的燃料。由于火力泵和水力机组合所产生的力的丧失。加上因冷凝气缸所造成的热素的丧失，结果就是燃料的耗费同所得的效果不相称。同时，它也只能做往复的直线运动，还不能用在其他领域进行生产。瓦特的蒸汽机克服了它的缺陷。瓦特发明的“双作用式蒸汽机”具有节能、高效、工作可靠、应用范围广等特点。因此，它不仅在采矿业中受青睐。而且在纺织、冶金、机器制造、交通运输等各行各业得到广泛应用。

在冶金业方面，1775年，索霍工厂交给伯明翰附近的布鲁姆菲尔德煤矿一架蒸汽抽水機，它比纽科门机器抽水快两倍，而燃料耗费量却是同等的。

在纺织业中，理查德，阿克莱特早已承认“每当工厂易于设在城市里或者设在已有建筑物的地方，而能对燃料的消费量和使用费的支付作出抵偿时，蒸汽机就一定能够用于纱厂。”在帕普尔维克，鲁宾逊纱厂于1785年第一个使用蒸汽机。之后扩展到沃林顿和诺丁汉。从1794年起，蒸汽机紧紧随着机械和机器的采用渐渐进入毛纺厂。

在运输业方面，运输工具在蒸汽的推动下有了重大的变化。1807年美国富尔顿发明了火轮船；1814年英国的史蒂芬孙发明了火车。蒸汽机的广泛应用直接影响了现代交通工具的发展。

蒸汽机在各行业中的应用压缩了产品的成本。工厂建在人口集中的地区，可降低劳动力的价格和产品运输的费用，促进企业的投资热情。

蒸汽机的发明所产生的影响正如伯尔芒图所述：“蒸汽机的发明完成工业的集中。它使工业的相互依赖关系更加密切同时又使工业的发展归于统一。”“蒸汽机的发明这一重大事件，开始了工业革命的最后的、最具有决定性的阶段。蒸汽把那些还压在大工业身上的束缚解放之后，就有可能无限迅速地发展了。事实上，使用蒸汽并不象使用水那样必须取决于位置和当地资源等绝对条件。凡能获得公道价格煤的地方，都可以安装蒸汽机。在英国，煤藏丰富，煤的使用在十八世纪末已经是增多了。那里特意创设的航路网有可能以很少的费用把煤运送到各处，全国已经变成一个特别宜于工业生长的享有优惠的世界。工厂现在可以离开其原来孤立于水流岸边的溪谷；工厂接近市场可以购买原料和出卖产品，移近人口中心可以招募人员；工厂将会和集中起来形成一些巨大而黝黑的工业城市，蒸汽机将使无穷的烟云飞翔在这些城市的上空。”到19世纪三四十年代，蒸汽机已在全世界广泛应用，使人类进入了所谓的“蒸汽时代”。

3 总结

总之，蒸汽机有很大的历史作用，它曾推动了机械工业甚至社会的发展。随着它的发展而建立的热力学和机构学为汽轮机和内燃机的发展奠定了基础；汽轮机继承了蒸汽机以蒸汽为工质的特点和采用凝汽器以降低排汽压力的优点，摒弃了往复运动和间断进汽的缺点；内燃机继承了蒸汽机的基本结构和传动形式，采用了将燃油直接输入汽缸内燃烧的方式，形成了热效率高得多的热力循环；同时，蒸汽机所采用的汽缸、活塞、飞轮、飞锤调速器，阀门和密封件等，均是构成多种现代机械的基本元件。

参考文献：

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