一,、蒸汽船的原理是什么,?蒸汽船原理:燃料燃燒放出熱量,,被水吸收,,水沸騰產(chǎn)生大量的水蒸氣,水蒸氣從容器口噴出,,蒸汽船給水蒸氣一個(gè)向后的力,,物體間力的作用是相互 二,、蒸汽小船原理?原理:利用小船上安裝的裝置中水沸騰后不斷產(chǎn)生的蒸汽作為動力,,由于產(chǎn)生的蒸氣只能從噴氣管向后排出,,于是產(chǎn)生一種向后作用的力。 根據(jù)牛頓第三定律,,這種力對于小船有一種向前的反作用力,,于是小船就向前開了。 三,、蒸汽機(jī)船的發(fā)展歷程教案,?最原始的蒸汽機(jī)船,根據(jù)歷史記載,十八世紀(jì)著名的法國物理學(xué)家和發(fā)明家杰尼·巴貝恩第一個(gè)設(shè)計(jì),、制造了蒸汽機(jī)船,并在維埃納河進(jìn)行試航,。巴貝恩的蒸汽機(jī)船結(jié)構(gòu)十分簡單:一只爐灶、上面架一只大鍋爐,沸騰的水放出蒸汽,經(jīng)管道集流后沖向小磨盤形輪子的葉片,輪子轉(zhuǎn)動,旋轉(zhuǎn)的輪軸通過鏈條傳動槳輪,排流行船,。 巴貝恩設(shè)想利用蒸汽機(jī)于水上運(yùn)輸,但根本不能實(shí)現(xiàn),因?yàn)樗恼羝麢C(jī)船在維埃納河中剛開始晃動,一群船夫趕來了,他們視嘶啞作響的蒸汽機(jī)是魔鬼,吵嚷著,最后,一個(gè)無賴帶頭跳上船,舉火把,把船燒掉了,。 巴貝恩不屈不撓,花了一年多時(shí)間,又造了一艘蒸汽機(jī)船,它的動力裝置結(jié)構(gòu)與前一艘大致相同,只不過將槳輪從船體中部兩側(cè)移到后部兩側(cè),船仍停靠在維埃納河岸邊,。巴貝恩為防止船夫再次搗亂,他請船夫們上船,看看摸摸,使他們得知并非魔鬼,然后請他們喝紅葡萄酒,吃糖果點(diǎn)心,又給他們講了,生火后啟動蒸汽閥,只要他一個(gè)人掌舵,就可將他們渡到對岸,代替兩排. 四,、早期蒸汽輪船是怎么防止螺旋槳(船尾水下)部位進(jìn)水的?早期蒸汽船是明輪的,,輪軸在水面以上,,不可能進(jìn)水。 典型的就是頤和園的石舫和頤和園海軍學(xué)院的蒸汽訓(xùn)練艦【永和】號,。當(dāng)時(shí)代進(jìn)步到螺旋槳推進(jìn)的時(shí)候,,結(jié)構(gòu)跟現(xiàn)代戰(zhàn)艦一樣,都是在戰(zhàn)艦尾部有個(gè)小艙室,,里面填滿了密封油,。兩側(cè)用油封進(jìn)行封堵;然后根據(jù)船只的吃水深度,,控制密封艙填料的油壓既可,。五、蒸汽輪船怎么補(bǔ)充淡水,?主要從陸上獲取,,也有部份通過將海水淡化獲得,,。蒸氣機(jī)的蒸氣作功后通過冷卻循環(huán)系統(tǒng),,收回了大部分淡水。 艦艇在海上航行時(shí),淡水的用途可以說是非常廣泛,。從飲用,、清潔再到船舶操作和機(jī)械冷卻都需要用到淡水。艦艇執(zhí)行遠(yuǎn)航任務(wù)的時(shí)候往往意味著要遠(yuǎn)離大陸,,周圍海水不能被直接使用,,因此淡水在艦艇上是一種非常重要的資源。 六,、蒸汽輪機(jī)用的是海水還是淡水,?蒸汽輪機(jī)是一種擷取(將水加熱后形成的)水蒸汽之動能轉(zhuǎn)換為渦輪轉(zhuǎn)動的動能的機(jī)械,。相較于原由詹姆斯.瓦特改進(jìn)的單級往復(fù)式蒸汽機(jī),,渦輪蒸汽機(jī)大幅改善了熱效率,更接近熱力學(xué)中理想的可逆過程,,并能提供更大的功率,,它幾乎完全取代了往復(fù)式蒸汽機(jī)。 蒸汽輪機(jī)必須要脫鹽水,,要不鍋爐結(jié)垢,,幾天就報(bào)廢了。即便是在海上,,過去是攜帶淡水出海,,現(xiàn)在是在海上用反滲透技術(shù)淡化海水。 七,、蒸汽機(jī)的工作原理以及它的能量轉(zhuǎn)化,?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機(jī),后來才逐漸讓位于內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)等,。 16世紀(jì)末到17世紀(jì)后期,,英國的采礦業(yè),特別是煤礦,,已發(fā)展到相當(dāng)?shù)囊?guī)模,,單靠人力、畜力已難以滿足排除礦井地下水的要求,,而現(xiàn)場又有豐富而廉價(jià)的煤作為燃料?,F(xiàn)實(shí)的需要促使許多人,如英國的帕潘,、薩弗里,、紐科門等就致力于“以火力提水”的探索和試驗(yàn),。 薩弗里制成的世界上第一臺實(shí)用的蒸汽提水機(jī),在1698年取得標(biāo)名為“礦工之友”的英國專利,。他將一個(gè)蛋形容器先充滿蒸汽,然后關(guān)閉進(jìn)汽閥,,在容器外噴淋冷水使容器內(nèi)蒸汽冷凝而形成真空,。打開進(jìn)水閥,礦井底的水受大氣壓力作用經(jīng)進(jìn)水管吸入容器中,;關(guān)閉進(jìn)水閥,,重開進(jìn)汽閥,靠蒸汽壓力將容器中的水經(jīng)排水閥壓出,。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時(shí),,關(guān)閉進(jìn)汽閥和排水閥,重新噴水使蒸汽冷凝,。如此反復(fù)循環(huán),,用兩個(gè)蛋形容器交替工作,可連續(xù)排水,。 薩弗里的提水機(jī)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(jī)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(dāng)時(shí)無疑是困難而又危險(xiǎn)的,。 紐科門及其助手卡利在1705年發(fā)明了大氣式蒸汽機(jī),,用以驅(qū)動獨(dú)立的提水泵,被稱為紐科門大氣式蒸汽機(jī),。這種蒸汽機(jī)先在英國,,后來在歐洲大陸得到迅速推廣,它的改型產(chǎn)品直到19世紀(jì)初還在制造,。紐科門大氣式蒸汽機(jī)的熱效率很低,,這主要是由于蒸汽進(jìn)入汽缸時(shí),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(jià)低廉的產(chǎn)煤區(qū)才得到推廣,。 1764年,英國的儀器修理工瓦特為格拉斯哥大學(xué)修理紐科門蒸汽機(jī)模型時(shí),,注意到了這一缺點(diǎn),,并于1765年發(fā)明了設(shè)有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機(jī),并于1769年取得了英國的專利,。初期的瓦特蒸汽機(jī)仍用平衡杠桿和拉桿機(jī)構(gòu)來驅(qū)動提水泵,,為了從凝汽器中抽除凝結(jié)水和空氣,瓦特裝設(shè)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年前后,,瓦特將機(jī)器進(jìn)一步改進(jìn),,完成了兩項(xiàng)重要發(fā)明:在活寒工作行程的中途,關(guān)閉進(jìn)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(shí)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(fā)明了平行四邊形機(jī)構(gòu),。瓦特還于18世紀(jì)末將曲柄連桿機(jī)構(gòu)用在蒸汽機(jī)上,。 瓦特的創(chuàng)造性工作使蒸汽機(jī)迅速地發(fā)展,他使原來只能提水的機(jī)械,,成為了可以普遍應(yīng)用的蒸汽機(jī),,并使蒸汽機(jī)的熱效率成倍提高,煤耗大大下降,。因此瓦特是蒸汽機(jī)最主要的發(fā)明人,。 自18世紀(jì)晚期起,蒸汽機(jī)不僅在采礦業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,,在冶煉,、紡織、機(jī)器制造等行業(yè)中也都獲得迅速推廣,。它使英國的紡織品產(chǎn)量在20多年內(nèi)(從1766年到1789年)增長了5倍,,為市場提供了大量消費(fèi)商品,加速了資金的積累,,并對運(yùn)輸業(yè)提出了迫切要求,。 在船舶上采用蒸汽機(jī)作為推進(jìn)動力的實(shí)驗(yàn)始于1776年,經(jīng)過不斷改進(jìn),至1807年,,美國的富爾頓制成了第一艘實(shí)用的明輪推進(jìn)的蒸汽機(jī)船“克萊蒙脫”號,。此后,蒸汽機(jī)在船舶上作為推進(jìn)動力歷百余年之久,。 1801年,,英國的特里維西克提出了可移動的蒸汽機(jī)的概念,1803年,,這種利用軌道的可移動蒸汽機(jī)首先在煤礦區(qū)出現(xiàn),,這就是機(jī)車的雛型,。英國的斯蒂芬森將機(jī)車不斷改進(jìn),于1829年創(chuàng)造了“火箭”號蒸汽機(jī)車,,該機(jī)車拖帶一節(jié)載有30位乘客的車廂,,時(shí)速達(dá)46公里/時(shí),引起了各國的重視,,開創(chuàng)了鐵路時(shí)代,。 19世紀(jì)末,隨著電力應(yīng)用的興起,,蒸汽機(jī)曾一度作為電站中的主要?jiǎng)恿C(jī)械。1900年,,美國紐約曾有單機(jī)功率達(dá)五兆瓦的蒸汽機(jī)電站,。 蒸汽機(jī)的發(fā)展在20世紀(jì)初達(dá)到了頂峰。它具有恒扭矩,、可變速,、可逆轉(zhuǎn)、運(yùn)行可靠,、制造和維修方便等優(yōu)點(diǎn),,因此曾被廣泛用于電站、工廠,、機(jī)車和船舶等各個(gè)領(lǐng)域中,,特別在軍艦上成了當(dāng)時(shí)唯一的原動機(jī)。 蒸汽機(jī)按蒸汽在活塞一側(cè)或兩側(cè)工作,,可分為單作用和雙作用式,;按汽缸布置方式,可分為立和臥式,;按蒸汽是在一個(gè)汽缸中膨脹或依次連續(xù)在多個(gè)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,,可分為回流式和單流式,;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(jī)主要由汽缸,、底座、活塞,、曲柄連桿機(jī)構(gòu),、滑閥配汽機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)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(jīng)主汽閥和節(jié)流閥進(jìn)入滑閥室,受滑閥控制交替地進(jìn)入汽缸的左側(cè)或右側(cè),,推動活塞運(yùn)動,。 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,。 在轉(zhuǎn)速方面,18世紀(jì)末瓦特蒸汽機(jī)僅40~50轉(zhuǎn)/分,;20世紀(jì)初轉(zhuǎn)速達(dá)到100~300轉(zhuǎn)/分,,個(gè)別蒸汽機(jī)曾達(dá)到2500轉(zhuǎn)/分。在功率方面,,最初單機(jī)功率僅幾馬力,,20世紀(jì)初的一臺船用蒸汽機(jī)的功率可達(dá)25000馬力。 隨著蒸汽參數(shù)和功率的提高,,蒸汽已不可能在一個(gè)汽缸中繼續(xù)膨脹,,還必須在相連接的汽缸中繼續(xù)膨脹,于是出現(xiàn)了多級膨脹的蒸汽機(jī),。蒸汽機(jī)因受到潤滑油閃點(diǎn)的限制,,所用蒸汽的最高溫度一般都不超過400℃,機(jī)車,,船用等移動式蒸汽機(jī)還略低一些,,多數(shù)不高于350℃??紤]到膨脹的可能性和結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性,,常用壓力在2.5兆帕以下。蒸汽參數(shù)受到限制,,從而也限制了蒸汽機(jī)功率的進(jìn)一步提高,。 蒸汽機(jī)的出現(xiàn)和改進(jìn)促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,,但同時(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展反過來又向蒸汽機(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,。盡管人們對蒸汽機(jī)作過許多改進(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高,,排氣壓力不能過低,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,。 因此,,拋棄了笨重鍋爐的內(nèi)燃機(jī),最終以其重量輕,,體積小,、熱效率高和操作靈活等優(yōu)點(diǎn),在船舶和機(jī)車上逐漸取代了蒸汽機(jī),。汽輪機(jī)則以其熱效率高,、單機(jī)功率大、轉(zhuǎn)速高,、單位功率重量輕和運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn),,將蒸汽機(jī)排擠出了電站。 接著電動機(jī)又以其使用方便,,代替了蒸汽機(jī)在工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用,。然而小功率蒸汽機(jī)熱效率比汽輪機(jī)高,所以在產(chǎn)煤區(qū)或只有劣質(zhì)燃料的地區(qū)或某些特殊場合,,蒸汽機(jī)仍有發(fā)揮作用的余地,。 蒸汽機(jī)有很大的歷史作用,它曾推動了機(jī)械工業(yè)甚至社會的發(fā)展,。隨著它的發(fā)展而建立的熱力學(xué)和機(jī)構(gòu)學(xué)為汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),;汽輪機(jī)繼承了蒸汽機(jī)以蒸汽為工質(zhì)的特點(diǎn),,和采用凝汽器以降低排汽壓力的優(yōu)點(diǎn),摒棄了往復(fù)運(yùn)動和間斷進(jìn)汽的缺點(diǎn),;內(nèi)燃機(jī)繼承了蒸汽機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和傳動形式,,采用了將燃油直接輸入汽缸內(nèi)燃燒的方式,形成了熱效率高得多的熱力循環(huán),;同時(shí),,蒸汽機(jī)所采用的汽缸、活塞,、飛輪,、飛錘調(diào)速器,閥門和密封件等,,均是構(gòu)成多種現(xiàn)代機(jī)械的基本元件,。 八、蒸汽輪船工作原理,?原理:蒸汽輪機(jī)利用從鍋爐來的高溫高壓蒸汽,,通過蒸汽噴嘴噴出,沖擊汽輪機(jī)的葉片,,帶動機(jī)軸一起轉(zhuǎn)動,。蒸汽輪機(jī)具有很高的轉(zhuǎn)速和很大的功率,熱效率為25~30%,。主要用在大型火力發(fā)電廠,、原子能發(fā)電站中。蒸汽輪機(jī)是由一個(gè)中央很厚的鋼盤和鋼盤外沿弧形葉片所組成的,,當(dāng)蒸汽噴射到葉片上時(shí),,輪機(jī)就轉(zhuǎn)動起來,而且蒸汽速度越大,,輪機(jī)轉(zhuǎn)動得越快,。利用蒸汽使葉輪轉(zhuǎn)動的機(jī)器叫“蒸汽輪機(jī)”。當(dāng)氣體從高壓空間流向低壓空間時(shí),,壓強(qiáng)差越大,,流動的速度也越大。因此在蒸汽輪機(jī)里就利用噴嘴,,使水管式鍋爐的過熱管送來的過熱蒸汽,,從噴嘴噴出時(shí),體積開始急劇地膨脹,。同時(shí)壓強(qiáng)降低,,速度增大,這樣的蒸汽具有很大的動能,。也就是說蒸汽的內(nèi)能在噴嘴中轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝膭幽?。?dāng)蒸汽噴射到葉片上時(shí),,它的動能又轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。蒸汽輪機(jī)是英國的查爾斯于1884年首先制造的,。
|