科学模型小制作 特简蒸汽机的做法图解
许多人都认为詹姆士、瓦特(JamesWatt)发明了蒸汽机,但这不是事实。蒸汽机不是瓦特发明的,然而瓦特在改良蒸汽机的过程中,确曾作出最重要的贡献。
近代比较像样的蒸汽机,可以从17世纪晚期汤姆士、塞维利(ThomasSavery)设计的蒸汽机谈起。起初的这具蒸汽机,利用封闭容器中的水蒸汽,将煤矿中的积水排出,接着冷却该封闭容器,在容器中形成低压状态,以便再度使矿坑中的积水进入该容器中,重复这样的过程就能发挥抽水的功能。
1712年汤姆士、纽科门(ThomasNewcomen)改进了塞维利的设计,利用压力较大的蒸汽推动汽缸中的活塞,接着冷却汽缸,形成低压的状态而推回活塞,这活塞再经过连杆拉动抽水装置,可以抽出更深的矿井积水。
纽科门蒸汽机可以说得上是瓦特蒸汽机的前身。1763年瓦特在格拉斯古大学(GlasgowUniversity)修理纽科门蒸汽机,发现了纽科门蒸汽机有许多缺点。瓦特首先将冷却蒸汽的过程改放在另外的冷凝器中进行,大大提高了使用热能的效率,并在往后三十年间持续改良蒸汽机,发展出有曲柄、飞轮的往复式蒸汽机。
往复式蒸汽机构造精巧,运转时各部零件一起连动,力与美的结合相当引人入胜。在课堂上演示一具主要活动零件(包括活塞、气阀等)均可透视的透明蒸汽机(见图1),一定可以调动学生学习的兴趣。这具蒸汽机的汽缸是玻璃制的,活塞则用厚纸板制成,分流盒的部分构造则以透明压克力包覆,务求内部构造一目了然(见图2),凸显和协律动之美。为了安全和维修方便起见,这具蒸汽机不用蒸汽推动,而改用空气推动。在这具透明蒸汽机的蒸汽出口处接上吸尘器,则大气从进口灌入蒸汽机中,就像水蒸汽灌入蒸汽机一样,也能驱动这具用不同材料拼凑起来的蒸汽机快速运转。(如果实验室中有吹气机,例如:气垫轨要用的吹气机,在这具透明蒸汽机的蒸汽进口处直接接上吹气机,也能驱动这具蒸汽机运转。)
