蒸汽火车1988年停止使用的。
尽管在20世纪30年代,世界上就已经有了100多种型号的蒸汽火车,但在随后的日子里,最好的蒸汽火车都是由中国人生产出来的。
可以列举出它们的名字:“解放号”、“反帝号”、“和平号”、“反修号”以及之后的“跃进号”和“前进号”。根据这些新改良的机车型号,可以推测出产生它们的年代。到1988年中国停止蒸汽机车的生产为止,一共造出了9698台蒸汽机车,最好的机车已经达到世界领先水平。
影响:
蒸汽火车发明后,铁路交通迅速发展,为人们的生产和生活带来了极大的便利。但是蒸汽机车由于具有笨重(庞大的锅炉),速度慢,效率低,噪音大(“况且况且”声)。
工作环境差(高温,烟和粉尘)等缺点,在铁路上逐步被内燃机车(柴油机车)和电力机车淘汰。我国和世界上许多国家,都不再生产蒸汽机了。
1、1764年~1790年瓦特对蒸汽机的发明、改进及蒸汽机的广泛应用,直接推动了热力学理论的研究和发展。
2、英国人理查德·特雷维塞克1802年左右制造的蒸汽火车头。
蒸汽火车的外观和功用与如今的各种火车相差不远,是世界上第一代的火车,是利用煤为动力,蒸汽机为核心的最初级最古老的火车。蒸汽火车通过用煤烧水,使水变成蒸汽,从而推动活塞,使火车运行。在人们的心目中,气势磅礴的蒸汽机车具有一种特殊的意味,因为曾以无比的巨力开启过人类历史上一个崭新的时代。一般,蒸汽火车的速度为60千米/小时。
瓦特发明蒸汽机,带动工业革命的故事,大家都耳熟能详。据说瓦特小时候看到水烧开后,蒸汽把水壶盖顶开,从中意识到蒸汽里面蕴藏着巨大的能量,因而埋下了将来发明蒸汽机的种子。
瓦特的伟大毋庸置疑,但有两个基本事实也必须了解一下:首先,蒸汽机并不是瓦特第一个发明的,他的主要功绩是将其实用化;其次,瓦特研究蒸汽机所需的科学知识与巨额资金,不是他自己所能具备的,他得到了一个神秘团队的支持。
尤其是第二点,瓦特本人只是一名工匠,既没有受到高等教育,家里又没有矿,在正常的情况下,是很难克服这些困难的。幸运的是,瓦特遇到了这个神秘团队,最终完成了实用蒸汽机的发明。
▲瓦特搞发明的油画
一、蒸汽机
早在两千年前的古希腊时代,人们就发现了蒸汽具有推动物体运动的能力,但无法利用这种能量。17世纪末18世纪初,法国和英国的科学家先后发明了原始的蒸汽机。
不过,这些原始蒸汽机都不太实用,不但效率低,而且体积又很大,只能用在煤矿里抽水。这是为什么?因为只有煤矿才养得起蒸汽机,烧煤不花钱。
▲瓦特的画像
瓦特蒸汽机的原理并不复杂,蒸汽进入汽缸后推动一个活塞往复运动,活塞再与其他装置相联结,达到动力输出的效果。形象地说,这个活塞就是水壶盖子,蒸汽把盖子往上顶时产生动力,蒸汽泄掉后,盖子会自动盖上,等待下一次循环。
原理虽然简单,但实现起来非常困难。瓦特是学徒工出身,学的是仪器制造和锤工技能,特别擅长使用锤子。心灵手巧的瓦特得到了格拉斯哥大学的认可,让他在学校里开了一间小店,专门制作数学仪器,
小店开得不错,有了点积蓄后,他便开始鼓捣蒸汽机。不过,蒸汽机是个大家伙,买原材料、做试验都需要资金,瓦特的小店根本不够开支的。一位钢铁厂老板看到了蒸汽机的潜力,全力资助瓦特。
▲18世纪的英国处在工业革命的前夜
有钱就好办多了,瓦特全心全意搞了好几年,投入海量的资金,终于……把投资人给搞破产了,猪站到了风口上,风力不够摔死了。瓦特的蒸汽机仍然问题重重,马力小得可怜,烧掉的煤比输出的动力更值钱。
祸不单行,瓦特的妻子不幸去世,悲伤的瓦特放弃了蒸汽机的研究,打算去俄国随便干点啥,远离这个让他伤心的地方。这时,有一个叫博尔顿的老板来找瓦特,重新点燃了瓦特心中的希望。
二、月光社
博尔特自己有工厂,手下千把号工人,生产各式各样的网红商品,财大气粗。他现在最烦恼的是厂里的动力不足,水力转轮机不能在旱季工作,影响了他的产量和收入。听说瓦特在搞蒸汽机,博尔特便找上门来。
博尔特的条件很诱人,免费提供厂房和资金,蒸汽机成功后带来的利润两人对分。还有什么可说的,瓦特其实也放不下蒸汽机,便答应了博尔顿,继续他的研究。
▲瓦特蒸汽机发明之前,已经具备了大规模机器生产的条件
除了提供充足的资金外,博尔特还为瓦特提供了一个更重要的资源——月光社。这是一个由当时最顶级科学家组成的社团,创造人是达尔文,发明进化论的那位达尔文他爷爷。
月光社就是帮助瓦特取得成功的神秘团队,成立于1765年,博尔顿也是始创人之一。由于他们喜欢在月圆时聚会,因而取名叫月光社,肯定跟狼人没有任何联系。
月光社里集中了哲学家、化学家、天文学家、商人等等,他们更侧重于科学技术的实用化,生产更新颖和更廉价的商品,对促进英国的工业革命起过很大的作用。
▲月光社旧址
,英国的平民科学家越来越多,他们很难被由贵族和牛津剑桥人士把持的皇家科学协会所接纳。月光社只看重知识和能力,甚至只要对某个领域有兴趣即可加入。在这里,瓦特的学徒工身份不是障碍,大家都是平等的,也许这才叫广开民智吧。
由于这些平民科学家和商人更容易接受法国大革命的思想,而受到英国主流社会的责难。再加上创造人相继离世或移民,月光社终于归于沉寂。而月光社最广为人知的成就,便是帮助瓦特完成了蒸汽机的研究。
三、功成名就
瓦特起先在月光社里并不起眼,他如饥似渴地向科学家们学习各种知识,比如他天天在烧煤,却不知道氧气和二氧化碳是什么东西,还有行星是围绕太阳作圆周运动的。虽然这些知识跟蒸汽机好像没啥关系,但说不定什么时候就能派上用场呢。
果然,瓦特很快从行星运动里得到启发,找到了研究蒸汽机的新思路,把活塞及联结杆的运动方式,由直线改为类似行星运动的齿轮旋转。老式蒸汽火车的车轮就是最明显的代表。
▲火车是蒸汽机最佳应用之一
最为困扰瓦特的一个问题,是蒸汽机的马力太低,也就是力量不足。月光社另一位成员威尔金森,有一次冒着雾气看完瓦特蒸汽机的试验后,马上指出了其中的问题:汽缸的密封性太差,导致蒸汽压力太低。想要把盖子顶得更高,换个高压锅才行。
威尔金森拆开汽缸一看,妈呀,原来是瓦特手工锤出来的(别忘了他是锤工学徒出身),缸体开口处的密封件是浸了水的绳子,难怪一开机就雾气腾腾,漏出来的蒸汽太多了,都快赶上土耳其浴室了。
▲最初的瓦特蒸汽机
威尔金森对瓦特说,我有办法让你的蒸汽机马力成倍提高,要不要?开玩笑,当然要,瓦特和博尔特迫不及待地回答。威尔金森开出了一个条件,蒸汽机研制成功后,只能买他提供的汽缸。OK,成交!
威尔金森回去后没几天,拿来了一套新的汽缸和活塞,一眼看上去就比瓦特亲自加工的至尊手工专享版高大上太多了,金属外表光滑,开口处的尺寸严丝合缝。
▲瓦特蒸汽机的原理图
威尔金森到底是干什么的?他是个机械制造商兼军火商,专门为英国军队制造火炮。他有当时最先进的全套金属加工设备,这个汽缸就是用加工炮管的车床镗出来的,自然上档次。
新的汽缸活塞装上去一试,功率比原先提高了4-5倍,最高达到40马力,终于具备了实用的价值。瓦特和博尔特长吁了一口气,特别是博尔特,砸在这台蒸汽机上的金钱已经海了去,财大气粗的博尔特也快吃不消了,好在黑暗已经过去,黎明即将到来。
▲蒸汽动力汽车
经过进一步改进后,第一台高压联动蒸汽机在1782年问世,也被称为万能蒸汽机,能够用在几乎所有需要机器动力的地方,成本只有马拉动力的十分之一。蒸汽机的订单接得博尔特手抽筋,大笔的英镑滚滚而来。
之后几十年里,蒸汽动力火车、轮船、汽车先后被发明出来,人类正式进入了机器时代。而瓦特凭借蒸汽机的专利和销售收入,实现财务自由,人生进入了收获阶段,买房旅游,然后光荣退休。博尔特则成为英国有名的蒸汽机制造商,使自己的财产翻了好几倍。
▲蒸汽动力轮船
发明和创新需要的不仅是头脑,同时也离不开财力物力和更多领域知识的支持。瓦特的幸运之处是他遇到了博尔特和月光社,使当时英国最好的头脑为己所用。再加上他本人的勤奋及一点点运气,终于成为名留青史的发明家,开启了一个崭新的时代。
燃烧产生的高温烟气与锅炉换热,产生出高温高压的蒸汽,蒸汽推动透平机做功,透平机通过旋转轴输出动力,带动轮轴旋转,火车行驶
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。
蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉,这个锅炉可以使用木头、煤、石油或天然气甚至可燃垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。
扩展资料:
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011~013兆帕,19世纪初才达到035~07兆帕,20世纪20年代曾用到6~10兆帕。在蒸汽温度上,19世纪末还不超过250℃,而到20世纪30年代曾用到450~480℃。
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。
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