⑴ 什麼是船舶蒸汽動力裝置
船舶蒸汽動力裝置可使用包括煤在內的各種燃料,在蒸汽動力裝置中利用燃料燃燒的熱量產生蒸汽,主要供給主機做功的蒸汽發生器以及輔機的動力牽引力。
蒸汽機動力裝置 , 以蒸汽機為主機的動力裝置,是最早在船舶上使用的動力裝置。蒸汽機因其熱效率低、質量大、功率小,已漸被淘汰。
汽輪機動力裝置 以汽輪機為主機的動力裝置。蒸汽從鍋爐進入汽輪機膨脹作功,將蒸汽的熱能轉變為機械能,經齒輪減速器和軸系驅動螺旋槳。蒸汽在汽輪機中膨脹作功後排入凝汽器,被舷外水冷卻而凝結成水,由凝水泵送入給水預熱器和除氧器中,再由鍋爐給水泵將給水經給水預熱器送回鍋爐,重新在鍋爐中受熱蒸發成蒸汽,從而形成一個閉合循環。為了提高循環效率,從汽輪機中抽出部分作過功的蒸汽加熱鍋爐給水,即實現回熱循環。民用船舶的汽輪機動力裝置均採用這種循環,給水預熱級數已多至5級。軍艦經常在低負荷下運行,為簡化設備和提高操縱性,一般僅用輔機的二次蒸汽加熱給水,而且預熱級數也大大減少。
⑵ 空調中的匹是什麼單位
空調匹數其實指的是電器消耗功率,1匹=1馬力=735W,匹並不指製冷量。平時所說的空調是多少匹,是根據空調消耗功率估算出空調的製冷量。因不同的品牌其具體的系統及電控設計差異,其輸出的製冷量不同,故其製冷量以輸出功率計算。 一般習慣用1匹等於2500W的製冷量(也就是25機型),1.5匹約等於3500的量(也就是35機型)。其餘機型可以根據製冷量來估算匹數,比如50機型為兩匹。
一般來說,1匹的製冷量大致力2000大卡,換算成國際單位應乘以1.162,故1匹之製冷量應力2000大卡×1.162=2324瓦,這里的瓦(w)即表示製冷量,則1.5匹的應為2000大卡×1.5×1.162=3486w,以此類推。根據此情況,則大致能判定空調的匹數和製冷量。一般情況下,2200w~2600w都可稱為1匹,4500w~5100w可稱為兩匹,3200w~3600w可稱為1.5匹。
1匹空調適用面積10~15平方米,
1.5匹適用16~26平方米,
2匹適用20~37平方米,
3匹適用30~58平方米。
⑶ 多少平方的面積適用幾匹的空調
在選購空調時,銷售人員通常會在推銷空調時提到空調的匹數,匹數指的是電器消耗功率,1匹=1馬力=735W,匹並不指製冷量。平時所說的空調是多少匹,是根據空調消耗功率估算出空調的製冷量。一般來說,習慣用1匹等於2500W的製冷量(也就是25機型),1.5匹約等於.3500的量(也就是35機型)。26機型約為1.1匹,27機型為1.2匹,28機型約為1.3匹,32機型為1.4匹;33機型約為1.5匹,36機型為大1.5匹。
一般,1匹空調適用面積10~15平方米,1.25匹適用10~19平方米,1.5匹適用16~26平方米,1.7匹適用15~30平方米,兩匹適用20~37平方米,3匹適用30~58平方米。
買空調的人都知道,根據空調匹數的不同價格也不一樣。空調匹數,原指輸入功率,包括壓機、風扇電機及電控部分,因不同的品牌其具體的系統及電控設計差異,其輸出的製冷量不同,故其製冷量以輸出功率計算。
一般來說,1匹的製冷量大致力2000大卡,換算成國際單位應乘以1.162,故1匹之製冷量應力2000大卡×1.162=2324瓦,這里的瓦(w)即表示製冷量,則1.5匹的應為2000大卡×1.5×1.162=3486(w),以此類推。根據此情況,則大致能判定空調的匹數和製冷量。一般情況下,2200(w)~2600(w)都可稱為1匹,4500(w)~5100(w)可稱為兩匹,3200(w)~3600(w)可稱為1.5匹。 製冷量確定後,即可根據目己家庭之實際情況估算製冷量,選擇合適的空調機。
⑷ 製冷壓縮機型號與冷庫怎樣匹配如何計算
製冷壓縮機型號與冷庫計算技巧
1、高溫冷庫製冷量計算公式為:冷庫容積×90×1.16+正偏差,正偏差量根據冷凍或冷藏物品的冷凝溫度、入庫量、貨物進出庫頻率確定,范圍在100-400W之間;
2、中溫冷庫製冷量計算公式為:冷庫容積×95×1.16+正偏差,正偏差量范圍在200-600W之間;
3、低溫冷庫壓縮機組製冷量計算公式為:冷庫容積×110×1.2+正偏差,正偏差量范圍在300-800W,算出製冷量就可以選擇合適型號的機組冷風機。
機械原理
製冷壓縮機在蒸汽壓縮式製冷系統中,把製冷劑從低壓提升為高壓,並使製冷劑不斷循環流動,從而使系統不斷將內部熱量排放到高於系統溫度的環境中。
製冷壓縮機是製冷系統的心臟,製冷系統通過壓縮機輸入電能,從而將熱量從低溫環境排放到高溫環境。製冷壓縮機的能效比決定整個製冷系統的能效比。由於環境溫度是經常變化的,故壓縮機大部分時間是處於部分負荷狀態,因此壓縮機要具有能量調節。
⑸ 蒸氣的蒸汽機
蒸汽機的出現曾引起了18世紀的工業革命。直到20世紀初,它仍然是世界上最重要的原動機,後來才逐漸讓位於內燃機和汽輪機等。
16世紀末到17世紀後期,英國的采礦業,特別是煤礦,已發展到相當的規模,單靠人力、畜力已難以滿足排除礦井地下水的要求,而現場又有豐富而廉價的煤作為燃料。現實的需要促使許多人,如英國的帕潘、薩弗里、紐科門等就致力於「以火力提水」的探索和試驗。
薩弗里製成的世界上第一台實用的蒸汽提水機,在1698年取得標名為「礦工之友」的英國專利。他將一個蛋形容器先充滿蒸汽,然後關閉進汽閥,在容器外噴淋冷水使容器內蒸汽冷凝而形成真空。打開進水閥,礦井底的水受大氣壓力作用經進水管吸入容器中;關閉進水閥,重開進汽閥,靠蒸汽壓力將容器中的水經排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時,關閉進汽閥和排水閥,重新噴水使蒸汽冷凝。如此反復循環,用兩個蛋形容器交替工作,可連續排水。
薩弗里的提水機依靠真空的吸力汲水,汲水深度不能超過六米。為了從幾十米深的礦井汲水,須將提水機裝在礦井深處,用較高的蒸汽壓力才能將水壓到地面上,這在當時無疑是困難而又危險的。
紐科門及其助手卡利在1705年發明了大氣式蒸汽機,用以驅動獨立的提水泵,被稱為紐科門大氣式蒸汽機。這種蒸汽機先在英國,後來在歐洲大陸得到迅速推廣,它的改型產品直到19世紀初還在製造。紐科門大氣式蒸汽機的熱效率很低,這主要是由於蒸汽進入汽缸時,在剛被水冷卻過的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量,只在煤價低廉的產煤區才得到推廣。 1764年,英國的儀器修理工瓦特為格拉斯哥大學修理紐科門蒸汽機模型時,注意到了這一缺點,並於1765年發明了設有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機,並於1769年取得了英國的專利。初期的瓦特蒸汽機仍用平衡杠桿和拉桿機構來驅動提水泵,為了從凝汽器中抽除凝結水和空氣,瓦特裝設了抽氣泵。他還在汽缸外壁加裝夾層,用蒸汽加熱汽缸壁,以減少冷凝損失。
1782年前後,瓦特將機器進一步改進,完成了兩項重要發明:在活寒工作行程的中途,關閉進汽閥,使蒸汽膨脹作功以提高熱效率;使蒸汽在活塞兩面都作功(雙作用式),以提高輸出功率。這時的活塞既要向下拉動杠桿又要向上推動杠桿,扇形平衡杠桿和拉鏈已不再適用,瓦特使發明了平行四邊形機構。瓦特還於18世紀末將曲柄連桿機構用在蒸汽機上。
瓦特的創造性工作使蒸汽機迅速地發展,他使原來只能提水的機械,成為了可以普遍應用的蒸汽機,並使蒸汽機的熱效率成倍提高,煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽機最主要的發明人。
自18世紀晚期起,蒸汽機不僅在采礦業中得到廣泛應用,在冶煉、紡織、機器製造等行業中也都獲得迅速推廣。它使英國的紡織品產量在20多年內(從1766年到1789年)增長了5倍,為市場提供了大量消費商品,加速了資金的積累,並對運輸業提出了迫切要求。 在船舶上採用蒸汽機作為推進動力的實驗始於1776年,經過不斷改進,至1807年,美國的富爾頓製成了第一艘實用的明輪推進的蒸汽機船「克萊蒙脫」號。此後,蒸汽機在船舶上作為推進動力歷百餘年之久。
1801年,英國的特里維西克提出了可移動的蒸汽機的概念,1803年,這種利用軌道的可移動蒸汽機首先在煤礦區出現,這就是機車的雛型。英國的斯蒂芬森將機車不斷改進,於1829年創造了「火箭」號蒸汽機車,該機車拖帶一節載有30位乘客的車廂,時速達46公里/時,引起了各國的重視,開創了鐵路時代。
19世紀末,隨著電力應用的興起,蒸汽機曾一度作為電站中的主要動力機械。1900年,美國紐約曾有單機功率達五兆瓦的蒸汽機電站。
蒸汽機的發展在20世紀初達到了頂峰。它具有恆扭矩、可變速、可逆轉、運行可靠、製造和維修方便等優點,因此曾被廣泛用於電站、工廠、機車和船舶等各個領域中,特別在軍艦上成了當時唯一的原動機。 蒸汽機按蒸汽在活塞一側或兩側工作,可分為單作用和雙作用式;按汽缸布置方式,可分為立和卧式;按蒸汽是在一個汽缸中膨脹或依次連續在多個汽缸中膨脹,可分為單脹式和多脹式;按蒸汽在汽缸中的流向,可分為迴流式和單流式;按排汽方式和排汽壓力可分為凝汽式、大氣式和背壓式。
簡單蒸汽機主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連桿機構、滑閥配汽機構、調速機構和飛輪等部分組成,汽缸和底座是靜止部分。從鍋爐來的新蒸汽,經主汽閥和節流閥進入滑閥室,受滑閥控制交替地進入汽缸的左側或右側,推動活塞運動。 蒸汽機的發展首先體現在功率和效率的提高,而這又主要取決於蒸汽參數的提高。初期蒸汽機的蒸汽壓力僅為0.11~0.13兆帕,19世紀初才達到0.35~0.7兆帕,20世紀20年代曾用到6~10兆帕。在蒸汽溫度上,19世紀末還不超過250℃,而到20世紀30年代曾用到450~480℃。 至於效率,瓦特初期連續運轉的蒸汽機,按燃料熱值計總效率不超過3%;到1840年,最好的凝汽式蒸汽機總效率可達8%;到20世紀,蒸汽機最高效率可達到20%以上。
在轉速方面,18世紀末瓦特蒸汽機僅40~50轉/分;20世紀初轉速達到100~300轉/分,個別蒸汽機曾達到2500轉/分。在功率方面,最初單機功率僅幾馬力,20世紀初的一台船用蒸汽機的功率可達25000馬力。
隨著蒸汽參數和功率的提高,蒸汽已不可能在一個汽缸中繼續膨脹,還必須在相連接的汽缸中繼續膨脹,於是出現了多級膨脹的蒸汽機。蒸汽機因受到潤滑油閃點的限制,所用蒸汽的最高溫度一般都不超過400℃,機車,船用等移動式蒸汽機還略低一些,多數不高於350℃。考慮到膨脹的可能性和結構的經濟性,常用壓力在2.5兆帕以下。蒸汽參數受到限制,從而也限制了蒸汽機功率的進一步提高。
蒸汽機的出現和改進促進了社會經濟的發展,但同時經濟的發展反過來又向蒸汽機提出了更高的要求,如要求蒸汽機功率大、效率高、重量輕、尺寸小等。盡管人們對蒸汽機作過許多改進,不斷擴大它的使用范圍和改善它的性能,但是隨著汽輪機和內燃機的發展,蒸汽機因存在不可克服的弱點而逐漸衰落。 蒸汽機的弱點是:離不開鍋爐,整個裝置既笨重又龐大;新蒸汽的壓力和溫度不能過高,排氣壓力不能過低,熱效率難以提高;它是一種往復式機器,慣性力限制了轉速的提高;工作過程是不連續的,蒸汽的流量受到限制,也就限制了功率的提高。
因此,拋棄了笨重鍋爐的內燃機,最終以其重量輕,體積小、熱效率高和操作靈活等優點,在船舶和機車上逐漸取代了蒸汽機。汽輪機則以其熱效率高、單機功率大、轉速高、單位功率重量輕和運行平穩等優點,將蒸汽機排擠出了電站。
接著電動機又以其使用方便,代替了蒸汽機在工業設備中的應用。然而小功率蒸汽機熱效率比汽輪機高,所以在產煤區或只有劣質燃料的地區或某些特殊場合,蒸汽機仍有發揮作用的餘地。
爐膽可設計為波形,減少熱膨脹應力,增加輻射受熱面。
應用先進的數字化控制技術,可遠程精確監控燃燒過程。
自動化程度,各種保完善。
選配優質進口低NOX燃燒機,燃燒充分,屬於環保產品。
可選配冷凝換熱器和空氣預熱器,從而提高鍋爐效率。
可增設通訊介面實現上位機控制。
鍋爐製造規范,嚴格按國家有關標准製造。
整體快裝出廠,外形美觀,色澤明快。
⑹ 能製冷多大面積
一、2P空調的製冷麵積在20-37平方米。二、根據國家製冷部門制定標准,1匹空調適用製冷麵積10~15平方米,1.25匹適用10~19平方米,1.5匹適用16~26平方米,1.7匹適用15~30平方米,2匹適用20~37平方米,3匹適用30~58平方米,5匹適用50~65平方米,6匹適用60~70平方米,建議在選購空調時,請遵行選大不選小的原則。三、平時所說的空調是多少匹,是根據空調消耗功率估算出空調的製冷量。一般來說,習慣用1匹等於2500W的製冷量(也就是25機型),1.5匹約等於.3500的量(也就是35機型)。26機型約為1.1匹,27機型為1.2匹,28機型約為1.3匹,32機型為1.4匹;33機型約為1.5匹,36機型為大1.5匹。 四、1匹的製冷量大致力2000大卡,換算成國際單位應乘以1.162,故1匹之製冷量應力2000大卡×1.162=2324瓦,這里的瓦(w)即表示製冷量,則1.5匹的應為2000大卡×1.5×1.162=3486(w),以此類推。根據此情況,則大致能判定空調的匹數和製冷量。一般情況下,2200(w)~2600(w)都可稱為1匹,4500(w)~5100(w)可稱為兩匹,3200(w)~3600(w)可稱為1.5匹。 製冷量確定後,即可根據目己家庭之實際情況估算製冷量,選擇合適的空調機。
⑺ 誰知道大連三洋溴化鋰製冷型號FG-62ML代表什麼
F 代表4kg蒸汽機組
G代表 機組型號是G型 (三洋進中國市場是C型後換代G型)
62 機組冷量 續配合機組樣本察看多少大卡製冷量
M 標准型管殼銅換熱器(H是高效板換)
L是液晶屏(T是觸摸屏)
⑻ 船舶主機的蒸汽機動力裝置
1807年,美國工程師R.富爾頓首次在「克萊蒙脫」號明輪船上用蒸汽機作為推進動力獲得成功。當時採用的是一台20馬力的單缸搖臂式往復蒸汽機,獲得每小時5英里的航速。經過不斷改進,到19世紀末,蒸汽機發展成為多級膨脹的立式裝置,用以驅動螺旋槳,成為當時典型的船舶動力裝置。同時高效、高壓的水管鍋爐也逐漸取代了早期圓筒式蘇格蘭煙管鍋爐。20世紀初,航行於大西洋上的巨型豪華客船,都以往復式蒸汽機為動力,單機功率達20000馬力。蒸汽機動力裝置的發展達到了頂峰。
蒸汽機動力裝置的優點是結構簡單,造價低廉,管理使用方便,製造工藝要求不高;缺點是熱效率低,本身重量大,特別是大功率蒸汽機的活塞、連桿等運動部件運轉慣性很大,很難平衡,且低壓缸尺寸過大,不能獲得有效的真空度。因此,自從汽輪機動力裝置和柴油機動力裝置在船上試用成功以後,蒸汽機動力裝置即逐漸被淘汰。第二次世界大戰期間,美國為應付戰時緊急需要而建造的「自由輪」,是最後一批使用蒸汽機動力裝置的遠洋運輸船舶。中國現在還有少數沿海和內河船舶使用往復式多膨脹蒸汽機動力裝置。
⑼ 蒸汽機的工作原理以及它的能量轉化
工作原理抄
在蒸汽鍋爐中,通過襲燃燒過程水沸騰為蒸汽。通過管道蒸汽被送到汽缸。閥門控制蒸汽到達汽缸的時間,經主汽閥和節流閥進入滑閥室,受滑閥控制交替地進入汽缸的左側或右側,推動活塞運動。蒸汽在汽缸內推動活塞做功,冷卻的蒸汽通過管道被引入冷凝器重新凝結為水。
這個過程在蒸汽機運動時不斷重復。
一般的蒸汽機有三個汽缸組成一個組。蒸汽機直接將活塞的上下運動轉化為船軸的旋轉運動。新造的蒸汽機中還包含了一個小的渦輪機,從汽缸中出來的蒸汽還可以利用它的余熱在推動這個渦輪機來提高整個驅動裝置的效率。這個渦輪機也與船的螺旋漿軸相連。
能量轉化
將蒸汽的能量轉換為機械功
(9)船舶蒸汽機適用機型製冷量多少卡擴展閱讀:
蒸汽機的優點
現代蒸汽機的最大的優點是它幾乎可以利用所有的燃料將熱能轉化為機械能。不像內燃機那樣,它對其燃料不挑剔。蒸汽不一定需要通過燃燒來產生,比如使用太陽能聚熱器也可以產生蒸汽推動蒸汽機。
蒸汽機的缺點
離不開鍋爐,整個裝置既笨重又龐大;新蒸汽的壓力和溫度不能過高,排氣壓力不能過低,熱效率難以提高;它是一種往復式機器,慣性限制了轉速的提高;工作過程是不連續的,蒸汽的流量受到限制,也就限制了功率的提高。
⑽ 早期蒸汽機的應用
蒸汽機是將蒸汽的能量轉換為機械功的往復式動力機械。蒸汽機的出現曾引起了18世紀的工業革命。直到20世紀初,它仍然是世界上最重要的原動機,後來才逐漸讓位於內燃機和汽輪機等。
發明歷史
世界上第一台蒸汽機是古希臘的亞歷山大利亞城的希羅於1世紀發明的風光管,不過它只不過是一個玩具而已。
16世紀末到17世紀後期,英國的采礦業,特別是煤礦,已發展到相當的規模,單靠人力、畜力已難以滿足排除礦井地下水的要求,而現場又有豐富而廉價的煤作為燃料。現實的需要促使許多人,如英國的帕潘、薩弗里、紐科門等就致力於"以火力提水"的探索和試驗。
薩弗里製成的世界上第一台實用的蒸汽提水機,在1698年取得標名為"礦工之友"的英國專利。他將一個蛋形容器先充滿蒸汽,然後關閉進汽閥,在容器外噴淋冷水使容器內蒸汽冷凝而形成真空。打開進水閥,礦井底的水受大氣壓力作用經進水管吸入容器中;關閉進水閥,重開進汽閥,靠蒸汽壓力將容器中的水經排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時,關閉進汽閥和排水閥,重新噴水使蒸汽冷凝。如此反復循環,用兩個蛋形容器交替工作,可連續排水。
薩弗里的提水機依靠真空的吸力汲水,汲水深度不能超過六米。為了從幾十米深的礦井汲水,須將提水機裝在礦井深處,用較高的蒸汽壓力才能將水壓到地面*時無疑是困難而又危險的。
紐科門及其助手卡利在1705年發明了大氣式蒸汽機,用以驅動獨立的提水泵,被稱為紐科門大氣式蒸汽機。這種蒸汽機先在英國,後來在歐洲大陸得到迅速推廣,它的改型產品直到19世紀初還在製造。紐科門大氣式蒸汽機的熱效率很低,這主要是由於蒸汽進入汽缸時,在剛被水冷卻過的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量,只在煤價低廉的產煤區才得到推廣。
1764年,英國的儀器修理工詹姆斯·瓦特為格拉斯哥大學修理紐可門蒸汽機模型時,注意到了這一缺點,並於1765年發明了設有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機,並於1769年取得了英國的專利。初期的瓦特蒸汽機仍用平衡杠桿和拉桿機構來驅動提水泵,為了從凝汽器中抽除凝結水和空氣,瓦特裝設了抽氣泵。他還在汽缸外壁加裝夾層,用蒸汽加熱汽缸壁,以減少冷凝損失。
1782年前後,瓦特將機器進一步改進,完成了兩項重要發明:在活寒工作行程的中途,關閉進汽閥,使蒸汽膨脹作功以提高熱效率;使蒸汽在活塞兩面都作功(雙作用式),以提高輸出功率。這時的活塞既要向下拉動杠桿又要向上推動杠桿,扇形平衡杠桿和拉鏈已不再適用,瓦特使發明了平行四邊形機構。瓦特還於18世紀末將曲柄連桿機構用在蒸汽機上。
瓦特的創造性工作使蒸汽機迅速地發展,他使原來只能提水的機械,成為了可以普遍應用的蒸汽機,並使蒸汽機的熱效率成倍提高,煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽機的改良者。
自18世紀晚期起,蒸汽機不僅在采礦業中得到廣泛應用,在冶煉、紡織、機器製造等行業中也都獲得迅速推廣。它使英國的紡織品產量在20多年內(從1766年到1789年)增長了5倍,為市場提供了大量消費商品,加速了資金的積累,並對運輸業提出了迫切要求。
在船舶上採用蒸汽機作為推進動力的實驗始於1776年,經過不斷改進,至1807年,美國的富爾頓製成了第一艘實用的明輪推進的蒸汽機船"克萊蒙脫"號。此後,蒸汽機在船舶上作為推進動力歷百餘年之久。
1801年,英國的特里維西克提出了可移動的蒸汽機的概念,1803年,這種利用軌道的可移動蒸汽機首先在煤礦區出現,這就是機車的雛型。英國的斯蒂芬孫將機車不斷改進,於1829年創造了"火箭"號蒸汽機車,該機車拖帶一節載有30位乘客的車廂,時速達46公里/時,引起了各國的重視,開創了鐵路時代。
19世紀末,隨著電力應用的興起,蒸汽機曾一度作為電站中的主要動力機械。1900年,美國紐約曾有單機功率達五兆瓦的蒸汽機電站。
蒸汽機的發展在20世紀初達到了頂峰。它具有恆扭矩、可變速、可逆轉、運行可靠、製造和維修方便等優點,因此曾被廣泛用於電站、工廠、機車和船舶等各個領域中,特別在軍艦*時唯一的原動機。
原理
蒸汽機按蒸汽在活塞一側或兩側工作,可分為單作用和雙作用式;按汽缸布置方式,可分為立和卧式;按蒸汽是在一個汽缸中膨脹或依次連續在多個汽缸中膨脹,可分為單脹式和多脹式;按蒸汽在汽缸中的流向,可分為迴流式和單流式;按排汽方式和排汽壓力可分為凝汽式、大氣式和背壓式。
簡單蒸汽機主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連桿機構、滑閥配汽機構、調速機構和飛輪等部分組成,汽缸和底座是靜止部分。從鍋爐來的新蒸汽,經主汽閥和節流閥進入滑閥室,受滑閥控制交替地進入汽缸的左側或右側,推動活塞運動。
蒸汽機的發展首先體現在功率和效率的提高,而這又主要取決於蒸汽參數的提高。初期蒸汽機的蒸汽壓力僅為0.11~0.13兆帕,19世紀初才達到0.35~0.7兆帕,20世紀20年代曾用到6~10兆帕。在蒸汽溫度上,19世紀末還不超過250℃,而到20世紀30年代曾用到450~480℃。
至於效率,瓦特初期連續運轉的蒸汽機,按燃料熱值計總效率不超過3%;到1840年,最好的凝汽式蒸汽機總效率可達8%;到20世紀,蒸汽機最高效率可達到20%以上。
在轉速方面,18世紀末瓦特蒸汽機僅40~50轉/分;20世紀初轉速達到100~300轉/分,個別蒸汽機曾達到2500轉/分。在功率方面,最初單機功率僅幾馬力,20世紀初的一台船用蒸汽機的功率可達25000馬力。
隨著蒸汽參數和功率的提高,蒸汽已不可能在一個汽缸中繼續膨脹,還必須在相連接的汽缸中繼續膨脹,於是出現了多級膨脹的蒸汽機。蒸汽機因受到潤滑油閃點的限制,所用蒸汽的最高溫度一般都不超過400℃,機車,船用等移動式蒸汽機還略低一些,多數不高於350℃。考慮到膨脹的可能性和結構的經濟性,常用壓力在2.5兆帕以下。蒸汽參數受到限制,從而也限制了蒸汽機功率的進一步提高。
蒸汽機的出現和改進促進了社會經濟的發展,但同時經濟的發展反過來又向蒸汽機提出了更高的要求,如要求蒸汽機功率大、效率高、重量輕、尺寸小等。盡管人們對蒸汽機作過許多改進,不斷擴大它的使用范圍和改善它的性能,但是隨著汽輪機和內燃機的發展,蒸汽機因存在不可克服的弱點而逐漸衰落。
技術
鍋爐
鍋爐分兩種:
火管造型被用在早期的船隻和蒸汽機車的鍋爐中。在火管式鍋爐中,從燃燒室出來的熱煙通過煙道由煙囪排出。這種鍋爐需要一個比較高的煙囪。
水管造型的水由熱氣通過多個管道加熱。這些管道在交換器的頂部流入一個蒸汽*腔。水管鍋爐的一個重要優點是它在破壞時造成的危險比較小,原因是因為鍋爐里的水的量比較小,此外鍋爐里沒有多少會被磨損的運動的機械組成部分,一些水管鍋爐在排煙道上還有一個熱交換器來提高整個鍋爐的熱效率。
引擎
高壓蒸汽機引擎有多種造型,但最主要的是往復活塞和汽輪機。
往復式
雙動
帶壓蒸汽技術被發明後下一個重要的改進是使用雙動活塞,帶壓蒸汽在一個汽缸壓力降低到普通大氣壓或在其凝結過程中可以推動另一個汽缸。大多數往復式引擎今天使用這個技術。汽缸完全封閉來防止蒸汽逃散。一根滑桿通過一根搖臂軸和曲壁將往復運動轉換為旋轉運動。另一個曲壁和軸承用來控制閥門。
假如兩個雙動活塞同時被使用時,一般它們的曲壁的相正好差90度,這樣一個引擎在任何時候都做功。
多脹式蒸汽機
另一種蒸汽機由多個直徑不斷增大的單動汽缸組成。一般由三個汽缸組成。
從鍋爐出來的高壓蒸汽首先推動第一個和最小的一個活塞。當這個活塞開始回退時一部分擴張的蒸氣被驅入第二個汽缸推動它的活塞,這樣繼續使用在第一個汽缸膨脹的蒸汽。第三個汽缸使用在第二個汽缸中膨脹的蒸汽。
有時人們也使用兩個面積總和與最大的那個活塞的面積相同的小一些的活塞來取代最大的那個活塞,這樣的引擎可以四步工作,比較平穩。
這種蒸汽機尤其對海上的輪船非常重要,因為它的蒸汽在做功的過程中不斷減壓後可以重新進入鍋爐加熱。海上的輪船必須節約用水,因為它可能很長時間無法補充水,而陸上的蒸汽機則可以不斷加水。一直到第二次世界大戰大多數商船都使用這種蒸汽機。1905年以前所有的戰艦也使用這種蒸汽機。缺點是它的效率稍低。
單流蒸汽機
另一種往復式蒸汽機是單流蒸汽機。在這些蒸汽機中閥門由凸輪來控制。汽缸容積最小時入汽閥門打開。然後入汽閥門關閉,蒸汽膨脹。汽缸容積最大時汽缸側面的排氣閥門打開。這些排氣口與凝結腔相連,它們使汽缸內的壓力降低到大氣壓以下。軸承的慣性使活塞重新向上運動。單流蒸汽機總是組成蒸汽機組一起運行。單流蒸汽機入氣口和出氣口的溫度恆定,不象其它蒸汽機那樣不斷變化。
汽輪機
高壓汽輪機由一系列帶有螺旋槳式的槳葉的轉盤組成。這些旋輪與不動的定輪交替,定輪的作用是導引氣流的方向。這樣的蒸汽機比往復蒸汽機要平穩。
旋轉式
旋轉蒸汽機是一種比較新的蒸汽機設計。
蒸汽機驅動的運輸工具
1769年尼古拉·約瑟夫·居紐首次用他的"蒸汽車"展示了自動的蒸汽車的可行性。這輛車可以說是第一輛汽車。這輛車作為運輸工具不太有用,但用來拖農具卻很不錯。
一直到20世紀初蒸汽機汽車依然可以與其它驅動方式的汽車抗衡。今天大多數汽車是用內燃機驅動的。蒸汽機汽車最大的缺點是它至少需要30秒鍾時間來獲得足夠的壓力。
世界上第一列蒸汽機火車是1804年2月21日理查德·特拉維斯克在威爾士展示的。
優點
現代蒸汽機的最大的優點是它幾乎可以利用所有的燃料將熱能轉化為機械能。不象內燃機那樣它對其燃料不挑剔。此外沒有蒸汽機的話原子能無法被使用。原子反應堆即不直接產生機械能,又不直接產生電能,原子反應堆實際上只是加熱水,這個水被沸騰後的蒸汽通過蒸汽機來轉化為有用的功。蒸汽不一定需要通過燃燒來產生,比如使用太陽能聚熱器也可以產生蒸汽推動蒸汽機。
另一種有類似優點的小巧的外燃機是斯特林發動機。其缺點是它在許多情況下難以運行。現代的混合動力汽車就是為了彌補這個缺點而設計的。
尤其在高山上蒸汽機機車的優點顯著,因為它們也可以在比較低的氣壓下運行。當南美洲將用柴油-電力機車取代它們的蒸汽機車後這一點就被發現了。在高山上他們不得不使用功率比較高的柴油機車。
在瑞士和奧地利新的齒軌鐵路使用現代的蒸汽機,這些蒸汽機只需要一個人來運行,比起過去的蒸汽機它節省60%的燃料,比起電力機和柴油機它輕50%,因此對齒軌的磨損小得多。在日內瓦湖上也有一艘新的蒸汽機船,它是世界上第一艘遙控的蒸汽機船。
缺點
蒸汽機的弱點是:離不開鍋爐,整個裝置既笨重又龐大;新蒸汽的壓力和溫度不能過高,排氣壓力不能過低,熱效率難以提高;它是一種往復式機器,慣性力限制了轉速的提高;工作過程是不連續的,蒸汽的流量受到限制,也就限制了功率的提高。
因此,拋棄了笨重鍋爐的內燃機,最終以其重量輕,體積小、熱效率高和操作靈活等優點,在船舶和機車上逐漸取代了蒸汽機。汽輪機則以其熱效率高、單機功率大、轉速高、單位功率重量輕和運行平穩等優點,將蒸汽機排擠出了電站。
接著電動機又以其使用方便,代替了蒸汽機在工業設備中的應用。然而小功率蒸汽機熱效率比汽輪機高,所以在產煤區或只有劣質燃料的地區或某些特殊場合,蒸汽機仍有發揮作用的餘地。
歷史作用
蒸汽機有很大的歷史作用,它曾推動了機械工業甚至社會的發展。隨著它的發展而建立的熱力學和機構學為汽輪機和內燃機的發展奠定了基礎;汽輪機繼承了蒸汽機以蒸汽為工質的特點,和採用凝汽器以降低排汽壓力的優點,摒棄了往復運動和間斷進汽的缺點;內燃機繼承了蒸汽機的基本結構和傳動形式,採用了將燃油直接輸入汽缸內燃燒的方式,形成了熱效率高得多的熱力循環;同時,蒸汽機所採用的汽缸、活塞、飛輪、飛錘調速器,閥門和密封件等,均是構成多種現代機械的基本元件。