약 1679 년 프랑스 물리학자 데니스 파펜 (Dennis Papen) 은 증기가 그의 압력솥에서 빠져나가는 것을 관찰한 후 첫 번째 증기기관의 작업 모델을 만들었다. 대략 동시에 새뮤얼 모란도 증기기관의 생각을 제기했다.
1698 토마스 세비야, 17 12 년 토마스 뉴코멘과 1769 년 제임스 와트가 초기 공업증기기관을 만들었다 1807 년 로버트 풀턴은 처음으로 증기기관으로 배를 구동하는 데 성공했다. 과학 이론을 운용하여 와트는 점차 이 증기기관의 결점을 발견했다. 1765 년부터 1790 년까지 그는 분리식 냉응기, 실린더 외부 보온층, 기름으로 피스톤 윤활, 행성 기어, 평행 링크기구, 원심 조절기, 스로틀 밸브, 압력계 등 다양한 발명품을 만들었습니다 증기기관의 효율을 원래 뉴코멘기의 3 배 이상으로 높였으며, 결국 현대증기기관을 발명했다.
16 연말부터 17 말까지 영국 광업업, 특히 탄광은 이미 상당한 규모로 발전하여 인력과 축력만으로는 지하수를 빨아들이는 요구를 충족시킬 수 없었고, 현장에는 값싼 석탄이 연료로 풍부하게 공급되었다. 현실의 필요성은 영국의 파판, 사프리, 뉴코멘 등 많은 사람들이' 화력제수' 의 탐구와 실험에 뛰어들게 했다.
최초의 진공 증기 엔진은 광산에서 물을 펌핑하는 데 사용되었습니다. 뉴코문의 증기기관은 증기를 실린더로 끌어들인 다음 밸브를 닫고 찬물을 실린더에 주입하여 증기가 응결될 때 진공을 일으킨다. 피스톤의 다른 쪽에 있는 공기압력이 피스톤을 밀어낸다. 극 하나를 광산에 깊이 꽂아 펌프를 구동하다. 증기 기관 피스톤의 운동은 이 레버를 통해 펌프의 피스톤으로 전달되어 우물에서 물을 뽑아낸다.
첫 번째 큰 개선은 밸브를 통해 실린더와 응축 실린더를 분리하는 것이다. 와트는 버밍엄에서 이 개선을 발명했다. 이 개선은 증기 기관의 효율을 높였다. 다음 개선 사항은 밸브를 자동으로 조작하는 것입니다.
이러한 초기 진공 증기 기관의 효율은 제한되어 있지만 상대적으로 안전했습니다. 압력이 상대적으로 낮기 때문입니다. 기계가 바깥쪽으로 폭발하는 대신 안쪽으로 수축하여 재료가 손상되지 않도록 하기 때문입니다. 그들의 효율성은 외부 공기 압력, 실린더 변형, 연소 및 비등 효율, 응축 능력에 의해 제한됩니다. 이론적인 최대 효율은 물이 보통 기압에서 상대적으로 낮은 끓는 온도로 제한된다. 고온 고압 증기의 사용은 증기 기관의 효율을 크게 높였다. 그러나 이런 증기기관은 진공 증기기관보다 훨씬 위험하다. 보일러와 기계의 폭발로 많은 심각한 사고가 발생했다. 안전 밸브는 여기서 큰 상승을 가져왔고, 압력이 너무 높을 때 안전 밸브는 방기 감압을 한다. 그러나 안전의 진정한 보증은 건설, 운영 및 유지 관리의 경험과 안전 규칙에만 의존한다.
사프리가 만든 세계 최초의 실용적인 증기 펌프는 1698 년' 광부의 친구' 라는 영국 특허를 받았다. 그는 먼저 계란형 용기에 증기를 채운 다음 증기 흡입 밸브를 닫고 용기 밖으로 찬물을 분사하여 용기 안의 증기가 응결되어 진공을 형성하게 했다. 유입 밸브를 열면 광산 바닥의 물이 대기압력의 작용으로 유입관을 통해 용기에 흡입됩니다. 입구 밸브를 닫고 입구 밸브를 다시 열고 증기 압력을 이용하여 용기 안의 물을 배수 밸브를 통해 밀어냅니다. 용기 안의 물이 마르고 증기가 가득 차면 증기 수입 밸브와 배수 밸브를 닫고 다시 물을 뿌려 증기를 응결시킨다. 이렇게 반복적으로 순환하면 두 개의 계란형 용기가 번갈아 작동하여 끊임없이 배수할 수 있다.
사프리의 펌프는 진공 흡입력에 의지하여 물을 펌핑하는데, 펌핑 깊이는 6 미터를 초과할 수 없다. 수십 미터 깊이의 광산에서 물을 뽑기 위해서는 광산 깊숙한 곳에 펌프를 설치하고, 높은 증기 압력을 이용하여 물을 바닥으로 뽑아야 하는데, 이는 당시에는 의심할 여지없이 어렵고 위험했다.
뉴코멘과 그의 조수 칼리는 1705 년에 독립 펌프를 구동하기 위해 대기 증기기관을 발명했는데, 이를 뉴코멘 대기 증기기관이라고 한다. 이 증기기관은 영국에서 먼저 보급된 후 유럽 대륙에서 보급되어 19 세기 초까지 여전히 개조된 제품을 제조하고 있다. 뉴코멘 대기 증기기관의 열효율은 매우 낮았다. 이는 주로 증기가 실린더에 들어간 후 방금 물에 냉각된 실린더 벽에 응결되어 대량의 열을 잃었기 때문이다. 석탄값이 낮은 산탄 지역에서만 보급하다.
1764 년 영국 기기 수리공 제임스 와트는 글래스고 대학을 위해 뉴코멘 증기기관 모형을 수리할 때 이 단점을 알아차렸고 1765 년 냉응기가 항아리벽과 분리된 증기기관을 발명해 1769 년에 확보했다 초기에 와트의 증기기관은 여전히 균형봉과 레버 기구를 사용하여 펌프를 구동하였다. 냉응기의 응결물과 공기를 제거하기 위해 와트는 공기 펌프를 설치했다. 그는 또한 실린더 외벽에 중간층을 설치하고 증기로 실린더 벽을 가열하여 응축 손실을 줄였다.
와트의 창조적 작업은 증기 기관을 빠르게 발전시켰다. 그는 물을 올릴 수 있는 기계를 널리 사용할 수 있는 증기기관으로 바꾸었고, 증기기관의 열효율은 두 배로 높아져 석탄 소모를 크게 줄였다. 그래서 와트는 증기 기관의 개혁가이다.
18 세기 후반 이후 증기기관은 광업뿐만 아니라 제련, 방직, 기계 제조 등의 산업에도 광범위하게 적용되었다. 영국의 직물 생산량을 20 여 년 동안 5 배 (1766 에서 1789 로 증가) 증가시켜 시장에 대량의 소비재를 제공하고 자금 축적을 가속화하며 운송업에 대한 절실한 요구를 제기했다. 빌리, 끔찍해
선박에서 증기기관을 추진동력으로 사용하는 실험은 1776 년에 시작되었고, 지속적인 개선을 통해 미국 풀턴은 최초의 실용적인 추진증기기관선' 클레몬트' 호를 만들었다. 그 이후로 증기기관이 배에서 추진동력으로 사용된 지 이미 100 여 년이 되었다.
1800 년 영국의 트리비시크는 더 큰 차체에 설치할 수 있는 고압 증기기관을 설계했다. 1803 년, 그는 그것을 이용해 원형 궤도에서 운행하는 기관차를 밀고, 신기한 사람을 찾아 타고 충전했다. 이것은 기관차의 원형이다. 영국의 스티븐 손씨는 끊임없이 기관차를 개선하여 1829 년에' 로켓' 호 증기 기관차를 만들었다. 기관차는 시간당 46km 의 속도로 승객 30 명을 태운 객차 한 칸을 견인해 각국의 관심을 끌며 철도 시대를 열었다.
19 말, 전력 응용이 일어나면서 증기기관은 한때 발전소의 주요 동력기계로 사용되었다. 1900 년, 미국 뉴욕에는 5 메가와트의 단독전력의 증기기관 발전소가 있었다.
증기 기관의 발전은 20 세기 초에 정점에 달했다. 그것은 일정한 토크, 변속, 가역, 운행신뢰성, 제조수리편리함 등의 장점을 가지고 있어 발전소, 공장, 기관차, 선박 등 다양한 분야에서 특히 군함에서 당시 유일한 원동기로 널리 사용되고 있다.
주목할 점은 많은 교과서 (역사서와 물리서) 가 와트를 증기기관의 발명자라고 말한다. 이것은 오전이다. 증기기관은 1698 년 영국 자빌리와 1705 년 뉴코멘이 독립적으로 발명한 것으로 광산 양수에 쓰인다. 그때는 효율성이 매우 낮았다.
1765 년 와트는 뉴게이트 기계 수리에 기초하여 증기기관을 크게 개선하여 냉응기를 실린더에서 분리하고 크랭크축 기어 전동과 원심조절기를 발명하여 증기기관을 현대화하여 효율을 크게 높였다. 와트의 발명은 여전히 현대 증기기관에 사용된다. 와트의 공헌을 기념하기 위해서, 전기의 단위 이름은 그의 성을 따서 명명되었다. (물리적 (버전 5)) 개요
육지 교통 방면에서 사람들은 증기기관으로 차량을 빠르게 움직이는 교통수단을 개발하기 시작했다. 이 가운데 영국 조지 스티븐슨 (178 1- 1848) 이 먼저 획기적인 성과를 거두었다.
석탄 광부의 아들인 스티븐슨은 어려서부터 광산에서 물을 퍼올리는 증기기관을 잘 알고 있다가 나중에 교통수단의 발명과 창조에 종사하기로 결정했다.
18 14 년, 그가 개발한 첫 번째 증기 기관차' 브레저
1825 년 9 월 27 일, 스티븐 손씨는 새로 깔린 철도에서 자신이 다른 사람과 공동으로 설계한 항해사호 증기 기관차를 직접 운전해 성공을 거두었다. 운송업에서의 증기기관의 응용은 인간을' 기차 시대' 에 진입시켜 인류의 활동 범위를 빠르게 확대시켰다.
스티븐슨의 증기 기관차 발전사
스티븐슨은 18 14 년 동안 Breger 기관차를 성공적으로 시운전했지만 소음이 너무 크고 진동이 강하여 증기기관이 언제든지 폭발할 수 있다는 문제도 많이 드러났다. 기차가 시동을 걸 때, 짙은 연기가 자욱하고, 바퀴가 철로를 마찰할 때 불꽃이 사방으로 튀었다. 차 안에 앉아 있던 사람이 온몸에 연기가 나서 기절했다. 증기기관의 화염이 부근의 모든 나무를 불태웠는데, 이는 당시 사람들이 그것을' 기차' 라고 불렀던 이유일 것이다.
그러나 스티븐슨은 낙담하지 않고 계속 진보했다. 그는 객차 밑에 충격 흡수 스프링을 설치하고 선철 대신 숙철을 철로 사용하고 침목 밑에 자갈을 깔고, 앞차와 객차의 바퀴 수를 늘리고, 앞부분에 증기기관을 설치하여 위험한 상황의 피해를 줄였다.
1825 까지 스티븐슨이 항해자 호 기관차를 운행하려고 할 때 상황이 상당히 개선되었다. 여행자' 호는 석탄 트럭 6 대와 승객 20 대를 실어 나르는 객차 90 톤, 시속 15 마일을 끌고 있다. 이 장엄한 장면은 많은 사람들의 관람을 끌었다. 철도 양쪽에 사람이 있다. 다른 사람들은 말을 타고 붉은 깃발을 들고 기차 앞에서 길을 떠났다. 기차의 소리와 함께, 그것은 전 세계에 철도 시대의 도래를 선포했다.
1829 년 스티븐슨은 더 발전된' 로켓' 기관차를 시험제작에 성공했다.
위의' 스티븐 손과 증기 기관차' 내용은 북사대판 역사 교과서에서 나온 것이다. ) 을 참조하십시오