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【瓦特改良蒸汽机】
1764年,英国的仪器修理工詹姆斯·瓦特于1765年发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机,并于1769年取得了英国的专利。
初期的瓦特蒸汽机仍用平衡杠杆和拉杆机构来驱动提水泵,为了从凝汽器中抽除凝结水和空气,瓦特装设了抽气泵。他还在汽缸外壁加装夹层,用蒸汽加热汽缸壁,以减少冷凝损失。
瓦特的创造性工作使蒸汽机迅速地发展,他使原来只能提水的机械,成为了可以普遍应用的蒸汽机,并使蒸汽机的热效率成倍提高,煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽机的改良者。
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在早期试验中,瓦特独立发现了蒸汽冷凝过程中的潜热(水蒸气变成液态水过程中释放的热量)。后来,根据英国化学家布莱克的潜热学说,瓦特又重新做起相关的实验。在这些实验中,他多次用到了水壶和其他一些家用器具,甚至包括平底锅。
这些实验帮助他找到了纽克曼气压机耗能大的原因:纽克曼的机器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,汽缸本身也被降温了。这就需要更多燃料来反复加热汽缸,造成巨大的能耗。
瓦特在回忆录中写道:“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。”于是,瓦特产生了将冷凝过程分离出来的想法。
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。他设计改良的蒸汽驱动机产煤的动力是纽特曼气压机的4倍,而且能在各种矿井中使用。
同时,他的蒸汽驱动机进一步提高了钢铁产量,从而降低钢铁价格。到1830年,英国的煤产量占世界的4/5,而铁产量远超世界上其他国家的铁产总量。这从根本上改变了工业规模,使得工厂代替传统的手工业,英国也由此快速走上了现代工业化的道路。
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