《蒸汽机原理》PPT课件

1、蒸汽机原理,铁路蒸汽机,目录,1,2,1,蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命。直到20世纪初，它仍然是世界上最重要的原动机，后来才逐渐让位于内燃机和汽轮机等,高中课本上说蒸汽机是瓦特在烧水的时候看到水蒸气顶开瓶盖得到灵感发明的，这并不是正确的。 1807年罗伯特富尔顿第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。瓦特并不是蒸汽机的发明者，在他之前，早就出现了蒸汽机，即纽科门蒸汽机，但它的耗煤量大、效率低。瓦特运用科学理论，逐渐发现了这种蒸汽机的毛病所在,卡特,从1765年到1790年，他进行了一系列发明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、

2、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多，最终发明出了现代意义上的蒸汽机,蒸汽机模型 ,还原工作原理,全玻璃制作,2,下面的示意图展示了活塞式蒸汽机的主要部件。这是用在蒸汽机车中的典型蒸汽机,你在上图中可以看到废蒸汽被简单地排放到了空气中。这就解释了关于蒸汽机车的两件事： 1、它解释了为什么蒸汽机车需要在车站加水随着蒸汽的消耗，水不断地在损失。 2、它解释了火车“呼哧”声的来源。当阀门打开汽缸释放废蒸汽时，蒸汽以很大的压力冲出来而产生“哧”的声音。当火车刚启动的时候，活塞移动得很慢，而后火车开始变快，活塞运动也在加快。这就产生了我

3、们在火车启动时常常听到的效果：“呼哧呼哧哧哧哧,在蒸汽机车中，十字头通常与传动杆相连，从那里连到联杆，由联杆驱动机车的轮子。结构通常如下所示,主要是一个汽缸，汽缸运动到右侧末端时，打开右侧进气阀向汽缸右侧冲高压水蒸汽，打开左侧排气阀，高压水蒸汽推动活塞向左运动，运动最左端时，打开左侧进气阀关闭右侧排气阀，向汽缸左侧冲高压水蒸汽，使汽缸活塞向右运动。将汽缸活塞的往复运动通过联杆滑块曲轴转化为旋转运动。各阀门的开关也是通过联杆滑块带动滑阀进行的,净功,结论：在任何一个循环过程中，系统所作的净功在数值上等于P-V图上循环曲线所包围的面积,BbA为压缩过程：-Wb,循环过程,2.特征：经历一个循环过程

4、后内能不变，即E=0,AaB为膨胀过程：Wa,3.PV图,热机效率,热机（正循环,1.热机和热机效率,1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸汽机 ，当时蒸汽机的效率极低 .1765年瓦特进行了重大改进 ，大大提高了效率 。但是典型蒸汽机作为现代蒸汽机的雏形，效率低下。人们一直在为提高热机的效率而努力，从理论上研究热机效率问题，一方面指明了提高效率的方向，另一方面也推动了热学理论的发展,第二节小结,卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成,1824 年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在两热源之间的理想循环卡诺循环. 给出了热机效率的理论极限值; 他还提出了著名的卡诺定理,A

5、B等温膨胀过程,CD等温压缩过程,BC绝热膨胀过程,卡诺热机,DA绝热压缩过程,卡诺循环效率,卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高,例如，设蒸汽机锅炉的温度为230，冷却器温度为30，如果把它看作是理想气体准静态过程的卡诺循环，其效率为,实际上，由于各种损耗，其效率远比此值低，实际蒸汽机效率只有12%15%左右,蒸汽机的发展首先体现在功率和效率的提高，而这又主要取决于蒸汽参数的提高。初期蒸汽机的蒸汽压力仅为0.110.13兆帕，19世纪初才达到0.350.7兆帕，20世纪20年代曾用到610兆帕。在蒸汽温度上，19世纪末还不超过250，而到

6、20世纪30年代曾用到450480。 至于效率，瓦特初期连续运转的蒸汽机，按燃料热值计总效率不超过3；到1840年，最好的凝汽式蒸汽机总效率可达8；到20世纪，蒸汽机最高效率可达到20以上,蒸汽机的出现和改进促进了社会经济的发展，但同时经济的发展反过来又向蒸汽机提出了更高的要求，如要求蒸汽机功率大、效率高、重量轻、尺寸小等。尽管人们对蒸汽机作过许多改进，不断扩大它的使用范围和改善它的性能，但是随着汽轮机和内燃机的发展，蒸汽机因存在不可克服的弱点而逐渐衰落。 蒸汽机的弱点是：离不开锅炉，整个装置既笨重又庞大；新蒸汽的压力和温度不能过高，排气压力不能过低，热效率难以提高；它是一种往复式机器，惯性力限制了转速的提高；工作过程是不连续的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高,1 动力史上的标志性改革与进步 2 为后来的工业革命拉开了序幕 3 极大的解放了人力，提高了社会生产力