蒸汽機(jī)原理課件

毛俊蒸汽機(jī)原理鐵路蒸汽機(jī)目錄蒸汽機(jī)簡(jiǎn)介典型蒸汽機(jī)原理12卡諾熱機(jī)原理3蒸汽機(jī)的發(fā)展與貢獻(xiàn)4蒸汽機(jī)簡(jiǎn)介1蒸汽機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)曾引起了18世紀(jì)的工業(yè)革命。直到20世紀(jì)初，它仍然是世界上最重要的原動(dòng)機(jī)，后來(lái)才逐漸讓位于內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)等。高中課本上說(shuō)蒸汽機(jī)是瓦特在燒水的時(shí)候看到水蒸氣頂開(kāi)瓶蓋得到靈感發(fā)明的，這并不是正確的。1807年羅伯特·富爾頓第一個(gè)成功地用蒸汽機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)輪船。瓦特并不是蒸汽機(jī)的發(fā)明者，在他之前，早就出現(xiàn)了蒸汽機(jī)，即紐科門(mén)蒸汽機(jī)，但它的耗煤量大、效率低。瓦特運(yùn)用科學(xué)理論，逐漸發(fā)現(xiàn)了這種蒸汽機(jī)的毛病所在。卡特從1765年到1790年，他進(jìn)行了一系列發(fā)明，比如分離式冷凝器、汽缸外設(shè)置絕熱層、用油潤(rùn)滑活塞、行星式齒輪、平行運(yùn)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)、離心式調(diào)速器、節(jié)氣閥、壓力計(jì)等等，使蒸汽機(jī)的效率提高到原來(lái)紐科門(mén)機(jī)的3倍多，最終發(fā)明出了現(xiàn)代意義上的蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)模型,還原工作原理,全玻璃制作典型蒸汽機(jī)原理2下面的示意圖展示了活塞式蒸汽機(jī)的主要部件。這是用在蒸汽機(jī)車(chē)中的典型蒸汽機(jī)。你在上圖中可以看到廢蒸汽被簡(jiǎn)單地排放到了空氣中。這就解釋了關(guān)于蒸汽機(jī)車(chē)的兩件事：1、它解釋了為什么蒸汽機(jī)車(chē)需要在車(chē)站加水——隨著蒸汽的消耗，水不斷地在損失。2、它解釋了火車(chē)“呼哧”聲的來(lái)源。當(dāng)閥門(mén)打開(kāi)汽缸釋放廢蒸汽時(shí)，蒸汽以很大的壓力沖出來(lái)而產(chǎn)生“哧”的聲音。當(dāng)火車(chē)剛啟動(dòng)的時(shí)候，活塞移動(dòng)得很慢，而后火車(chē)開(kāi)始變快，活塞運(yùn)動(dòng)也在加快。這就產(chǎn)生了我們?cè)诨疖?chē)啟動(dòng)時(shí)常常聽(tīng)到的效果：“呼…哧…呼哧…哧哧哧”。在蒸汽機(jī)車(chē)中，十字頭通常與傳動(dòng)桿相連，從那里連到聯(lián)桿，由聯(lián)桿驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)的輪子。結(jié)構(gòu)通常如下所示：

主要是一個(gè)汽缸，汽缸運(yùn)動(dòng)到右側(cè)末端時(shí)，打開(kāi)右側(cè)進(jìn)氣閥向汽缸右側(cè)沖高壓水蒸汽，打開(kāi)左側(cè)排氣閥，高壓水蒸汽推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)最左端時(shí)，打開(kāi)左側(cè)進(jìn)氣閥關(guān)閉右側(cè)排氣閥，向汽缸左側(cè)沖高壓水蒸汽，使汽缸活塞向右運(yùn)動(dòng)。將汽缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)聯(lián)桿滑塊曲軸轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。各閥門(mén)的開(kāi)關(guān)也是通過(guò)聯(lián)桿滑塊帶動(dòng)滑閥進(jìn)行的。凈功：結(jié)論：在任何一個(gè)循環(huán)過(guò)程中，系統(tǒng)所作的凈功在數(shù)值上等于P-V圖上循環(huán)曲線所包圍的面積。BbA為壓縮過(guò)程：-Wb

循環(huán)過(guò)程1.定義：系統(tǒng)經(jīng)歷一系列的變化過(guò)程又回到初始狀態(tài)的過(guò)程。2.特征：經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)過(guò)程后內(nèi)能不變，即ΔE=0。AaB為膨脹過(guò)程：Wa

3.P—V圖：BAbaPBVBPAVA熱機(jī)效率熱機(jī)高溫?zé)嵩?/p>

低溫?zé)嵩礋釞C(jī)（正循環(huán)）AB1.熱機(jī)和熱機(jī)效率1698年薩維利和1705年紐可門(mén)先后發(fā)明了蒸汽機(jī)，當(dāng)時(shí)蒸汽機(jī)的效率極低.1765年瓦特進(jìn)行了重大改進(jìn)，大大提高了效率。但是典型蒸汽機(jī)作為現(xiàn)代蒸汽機(jī)的雛形，效率低下。人們一直在為提高熱機(jī)的效率而努力，從理論上研究熱機(jī)效率問(wèn)題，一方面指明了提高效率的方向，另一方面也推動(dòng)了熱學(xué)理論的發(fā)展.各種熱機(jī)的效率液體燃料火箭柴油機(jī)汽油機(jī)蒸汽機(jī)第二節(jié)小結(jié)卡諾熱機(jī)原理3

卡諾循環(huán)是由兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)等溫過(guò)程和兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過(guò)程組成

.低溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩?/p>

卡諾熱機(jī)W

ABCD

1824年法國(guó)的年青工程師卡諾提出一個(gè)工作在兩熱源之間的理想循環(huán)—卡諾循環(huán).給出了熱機(jī)效率的理論極限值;他還提出了著名的卡諾定理.AB等溫膨脹過(guò)程：CD等溫壓縮過(guò)程：BC絕熱膨脹過(guò)程：卡諾熱機(jī)DA絕熱壓縮過(guò)程：W

ABCD卡諾循環(huán)效率：W

ABCD

卡諾熱機(jī)效率與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)，只與兩個(gè)熱源的溫度有關(guān)，兩熱源的溫差越大，則卡諾循環(huán)的效率越高

.

例如，設(shè)蒸汽機(jī)鍋爐的溫度為230℃，冷卻器溫度為30℃，如果把它看作是理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的卡諾循環(huán)，其效率為實(shí)際上，由于各種損耗，其效率遠(yuǎn)比此值低，實(shí)際蒸汽機(jī)效率只有12%~15%左右。蒸汽機(jī)的發(fā)展與貢獻(xiàn)4

蒸汽機(jī)的發(fā)展首先體現(xiàn)在功率和效率的提高，而這又主要取決于蒸汽參數(shù)的提高。初期蒸汽機(jī)的蒸汽壓力僅為0.11～0.13兆帕，19世紀(jì)初才達(dá)到0.35～0.7兆帕，20世紀(jì)20年代曾用到6～10兆帕。在蒸汽溫度上，19世紀(jì)末還不超過(guò)250℃，而到20世紀(jì)30年代曾用到450～480℃。至于效率，瓦特初期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的蒸汽機(jī)，按燃料熱值計(jì)總效率不超過(guò)3％；到1840年，最好的凝汽式蒸汽機(jī)總效率可達(dá)8％；到20世紀(jì)，蒸汽機(jī)最高效率可達(dá)到20％以上。

蒸汽機(jī)的出現(xiàn)和改進(jìn)促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但同時(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展反過(guò)來(lái)又向蒸汽機(jī)提出了更高的要求，如要求蒸汽機(jī)功率大、效率高、重量輕、尺寸小等。盡管人們對(duì)蒸汽機(jī)作過(guò)許多改進(jìn)，不斷擴(kuò)大它的使用范圍和改善它的性能，但是隨著汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展，蒸汽機(jī)因存在不可克服的弱點(diǎn)而逐漸衰落。

蒸汽機(jī)的弱點(diǎn)是：離不開(kāi)鍋爐，整個(gè)裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過(guò)高，排氣壓力不能過(guò)低，熱效率難以提高；它是一種往復(fù)式機(jī)器，慣性力限制了轉(zhuǎn)速的提高；工作過(guò)程是不連續(xù)的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。1動(dòng)力史上的標(biāo)志性改革與進(jìn)步2為后來(lái)的工業(yè)革命拉開(kāi)了序幕