世界现代前期科技史二

《世界现代前期科技史二》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、世界现代前期科技史二世界现代前期科技史二、热机变革及对交通事业的促进蒸汽机作为一种强大的工业动力机械，自18世纪发明以来不断得到改进，对当时的工业革命产生了巨大的作用和影响，并导致了火车和轮船的发明。其后，在陆路和水路运输业中都迅速得到了应用。然而蒸汽机又存在着许多难以克服的缺点，诸如效率低（热效率一般在5—8％）、速度慢、体积大、运转笨、安全性差（时常发生爆炸）。由于其在性能方面难以取得突破，因此不易在更大的范围推广，应用便受到了限制，因此，人们祈盼着发明理想的热机。1859年8月29日，美国采矿工程师德莱克在宾夕法尼亚州利用地下取盐的钻

2、机打出了世界上第一口油井，从此，石油成为化学工业的重要原料，亦为内燃机的发展提供了能源条件。在这种情况下，内燃机便应运而生了。1.内燃机的发明与发展说起内燃机发明来，应当说首先是火炮给了人们重要启迪，甚至可以说火炮是内燃机的雏形。最早利用火炮原理进行动力机械研究的是著名物理学家惠更斯。由于发明内燃机的条件尚不具备，结果是尽管内燃机的设想在蒸汽机之前，而内燃机的诞生却在蒸汽机之后。（1）从煤气机的问世到汽油机的成功18—19世纪随着煤炭、石油工业的发展，煤气的生成和石油的分馏使内燃机的发明成为可能。在年燃机的发展过程中，不少国家的工程师、发明

3、家对内燃机的设计、改进做出了开拓性的贡献。而第一台可以实际应用并投入生产的内燃机是一部二冲程、无压缩、电点火的煤气机，其功劳当归法国人雷诺（1821—1900），制造成功时为1860年。虽然其热效率只有4％，但它毕竟是一种非蒸汽动力的新型热机。其后，随着热力学理论的发展，法国工程师德?罗沙在1862年提出了制造高效率内燃机的四冲程循环原理。这一原理的实现是由德国人奥托（1832—1891）率先完成的。他研制出第一台四冲程活塞式内燃机并于1876年获得专利，1877年在巴黎博览会上展出便很快得到推广。奥托内燃机是一种煤气机，其热效率达14％。

4、奥托在35年中，一直从事内燃机的研究，后来又把热效率提高到20％以上。他因此而获得了内燃机发明者的荣誉。内燃机在其发展过程中不断改进和完善，但其向小型化、高速化转变则是在石油燃料出现之后，确切地说是采用汽油作燃料之后才实现的。在奥托成功地研制出四冲程活塞式内燃机之后，他创立了德意志煤气发动机股份公司，其合作者德国人戴姆勒（1834—1900）在奥托内燃机的基础上，改用汽油作燃料，于1883年成功地制造出第一台现代四冲程往复式汽油发动机。其中的关键部分是戴姆勒发明的汽化器。于是发动机的转数由煤气机的每分种200转迅速提高到900转。1889年

5、，戴姆勒又制成了V型双缸汽油机，用于汽车并获得了专利。（2）柴油发动机的诞生在石油中的轻质部分——汽油，用来充当燃料驱动内燃机获得成功之后，人们自然想到了石油中的重油成份。于是许多人开始研制煤油机和柴油机。1886年，滕特和卜雷斯特曼研制成功100马力的煤油机，并用于农业耕作。1892年，德国机械工程师狄塞尔（1858—1913）研制成功了柴油机。这是一种不用点火装置的压燃式内燃机。它加长了燃烧过程前的压缩过程，增大了压缩比，使热效率大幅度提高到27—32％，取得了内燃机技术的重大突破。狄塞尔研制的第一台18马力的压燃式内燃机，1897年在

6、慕尼黑展览会上一展出，立即引起了人们的注目和赞赏。狄塞尔看到自己发明的商业价值之后，迅速申请了专利，并广为推销其发明，他还开办了自己的柴油机制造厂，于是很快成了百万富翁。由于这种新型的柴油机还不够成熟，狄塞尔又无暇进行继续研究和改进，于是他的柴油机制造厂所生产的第一批产品，由于运转不良，用户纷纷退货。狄塞尔和他的柴油机一下子弄得声名狼籍，在激烈的竞争中，不仅赔光了家产，而且负下了20万美元的债务。面对这一沉重打击，狄塞尔悲观之极自杀身亡。此后，狄塞尔柴油机经过30年的改进才日趋完善，并成为重型运转工具中无可替代的原动机。（3）汽轮机的研制在

7、内燃机发展的同时，另外两种新型热机也在加紧研制之中。一种是蒸汽涡轮机。另一种是燃汽轮机。蒸汽涡轮机的运动部件是转子，转子在蒸汽反冲力的作用下发生转动，由此带动其他部件的运动。英国人查尔斯?帕森斯（1854—1931）在1884年取得了蒸汽涡轮机的专利。这部涡轮机的转子以每分钟750—18000转的转速高速旋转。1889年瑞典人拉瓦尔（1845—1913）制造的冲击式高速汽轮机的转速竟高达每分种1000030000转。由于汽轮机较之蒸汽机具有明显的高速、强力、高效等优点，因此汽轮机成为更加理想的热机。燃汽轮机的结构与蒸汽轮机类似，所不同的是使

8、用燃料，通常是用煤油作燃料，使燃料与高压空气混合后，连续燃烧，产生的燃烧气体推动转子的涡轮叶片转动。在燃汽轮机的发明、改进过程中，不少人为此进行了不懈的探索，1872年德国人斯托