• 从理论上说，瓦特的这种带有分离器冷凝器的蒸 从理论上说， 汽机显然优于纽可门蒸汽机，但是， 汽机显然优于纽可门蒸汽机，但是，要把理论上 的东西变为实际上的东西， 的东西变为实际上的东西，把图纸上的蒸汽机变 为实在的蒸汽机，还要走很长的路。 为实在的蒸汽机，还要走很长的路。瓦特辛辛苦 苦造出了几台蒸汽机， 苦造出了几台蒸汽机，但效果反而不如纽可门蒸 汽机，甚至四处漏气，无法开动。尽管耗资巨大 汽机，甚至四处漏气，无法开动。 的试验使他债台高筑，但他没有在困难面前怯步， 的试验使他债台高筑，但他没有在困难面前怯步， 继续进行试验。 继续进行试验。 • 从1766年开始，在三年多的时间里，瓦特克服了 年开始，在三年多的时间里， 年开始 在材料和工艺等各方面的困难，终于在1769年制 在材料和工艺等各方面的困难，终于在 年制 出了第一台样机。同年， 出了第一台样机。同年，瓦特因发明冷凝器而获 得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一项专利。 得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一项专利。 第一台带有冷凝器的蒸汽机虽然试制成功了， 第一台带有冷凝器的蒸汽机虽然试制成功了，但 它同纽可门蒸汽机相比， 它同纽可门蒸汽机相比，除了热效率有显著提高 外，在作为动力机来带动其他工作机的性能方面 仍未取得实质性进展。就是说， 仍未取得实质性进展。就是说，瓦特的这 种蒸汽机还是无法作为真正的动力机。 种蒸汽机还是无法作为真正的动力机。
பைடு நூலகம்瓦特的发明过程
第四组
• 发明历史 • 实际上瓦特并不是第一个发明蒸汽机的 公元一世纪，亚历山大·希罗曾设计过类 人。公元一世纪，亚历山大 希罗曾设计过类 似的机器。 似的机器。1698年，汤姆斯 萨威利获得了 年 汤姆斯·萨威利获得了 用蒸汽机抽水的专利权。 用蒸汽机抽水的专利权。1712年英国人汤姆 年英国人汤姆 牛考门获得了稍加改进的蒸汽机的专利权。 斯·牛考门获得了稍加改进的蒸汽机的专利权。 牛考门获得了稍加改进的蒸汽机的专利权 牛考门蒸汽机效率非常低， 牛考门蒸汽机效率非常低，只能用于煤矿排 水。
• 重大革新 • 1764年瓦特在修理一台牛考门蒸汽机时， 年瓦特在修理一台牛考门蒸汽机时， 年瓦特在修理一台牛考门蒸汽机时 自己对这种机器发生了兴趣。 自己对这种机器发生了兴趣。瓦特所做的第一 项重大革新就是增加一个独立的凝汽室， 项重大革新就是增加一个独立的凝汽室，于 1769年获得专利权。他还使蒸汽缸与外界绝 年获得专利权。 年获得专利权 又于1782年发明了双动发动机。连同一 年发明了双动发动机。 缘，又于 年发明了双动发动机 些较小的革新一起， 些较小的革新一起，这些发明使蒸汽机的效率 至少提高了四倍。 至少提高了四倍。实际上效率的提高意味着一 台华而不实的装置与一台有巨大工业价值的机 械之间的差别。 械之间的差别。1781年，瓦特还发明了一套 年 齿轮， 齿轮，从而使蒸汽机的往复运动变换成为旋转 运动。这套齿轮使蒸汽机的用途增多。 运动。这套齿轮使蒸汽机的用途增多。
• 1782年，瓦特根据这一设想，试制出 年 瓦特根据这一设想， 了一种带有双向装置的新汽缸。 了一种带有双向装置的新汽缸。由此 瓦特获得了他的第三项专利。 瓦特获得了他的第三项专利。把原来 的单项汽缸装置改装成双向汽缸， 的单项汽缸装置改装成双向汽缸，并 首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽变 为高压蒸汽， 为高压蒸汽，这是瓦特在改进纽可门 蒸汽机的过程中的第三次飞跃。 蒸汽机的过程中的第三次飞跃。通过 这三次技术飞跃， 这三次技术飞跃，纽可门蒸汽机完全 演变为了瓦特蒸汽机。 演变为了瓦特蒸汽机。
• 由于这种蒸汽机加上了轮轴和飞轮，这时的 由于这种蒸汽机加上了轮轴和飞轮， 蒸汽机在把活塞的往返直线运动转变为轮轴 的旋转运动时，多消耗了不少能量。这样， 的旋转运动时，多消耗了不少能量。这样， 蒸汽机的效率不是很高，动力不是很大。为 蒸汽机的效率不是很高，动力不是很大。 了进一步提高蒸汽机的效率， 了进一步提高蒸汽机的效率，增大蒸汽机的 效率，瓦特在发明齿轮联动装置之后， 效率，瓦特在发明齿轮联动装置之后，对汽 缸本身进行了研究，他发现， 缸本身进行了研究，他发现，他虽然把纽可 门蒸汽机的内部冷凝变成了外部冷凝， 门蒸汽机的内部冷凝变成了外部冷凝，使蒸 汽机的热效率有了显著提高， 汽机的热效率有了显著提高，但他的蒸汽机 中蒸汽推动活塞的冲程工艺与纽可门蒸汽机 没有不同。两者的蒸汽都是单项运动， 没有不同。两者的蒸汽都是单项运动，从一 端进入、另一端出来。他想， 端进入、另一端出来。他想，如果让蒸汽能 够从两端进入和排出， 够从两端进入和排出，就可以让蒸汽即能推 动活塞向上运动又能推动活塞向下运动。 动活塞向上运动又能推动活塞向下运动。那 他的效率就可以提高一倍。 末，他的效率就可以提高一倍。
•The end…
• 发明过程 • 1764年，学校请瓦特修理一台纽可门式蒸汽 年 在修理的过程中， 机，在修理的过程中，瓦特熟悉了蒸汽机的构造 和原理，并且发现了这种蒸汽机的两大缺点： 和原理，并且发现了这种蒸汽机的两大缺点：活 塞动作不连续而且慢；蒸汽利用率低，浪费原料。 塞动作不连续而且慢；蒸汽利用率低，浪费原料。 以后，瓦特开始思考改进的办法。直到1765年的 以后，瓦特开始思考改进的办法。直到 年的 春天，在一次散步时，瓦特想到， 春天，在一次散步时，瓦特想到，既然纽可门蒸 汽机的热效率低是蒸汽在缸内冷凝造成的， 汽机的热效率低是蒸汽在缸内冷凝造成的，那么 为什么不能让蒸汽在缸外冷凝呢？ 为什么不能让蒸汽在缸外冷凝呢？瓦特产生了采 用分离冷凝器的最初设想。 用分离冷凝器的最初设想。 • 在产生这种设想以后， 在产生这种设想以后，瓦特在同年设计了一 种带有分离冷凝器的蒸汽机。按照设计， 种带有分离冷凝器的蒸汽机。按照设计，冷凝器 与汽缸之间有一个调节阀门相连， 与汽缸之间有一个调节阀门相连，使他们既能连 通又能分开。这样， 通又能分开。这样，既能把做工后的蒸汽引入汽 缸外的冷凝器，又可以使汽缸内产生同样的真空， 缸外的冷凝器，又可以使汽缸内产生同样的真空， 避免了汽缸在一冷一热过程中热量的消耗， 避免了汽缸在一冷一热过程中热量的消耗，据瓦 特理论计算， 特理论计算，这种新的蒸汽机的热效率将是纽可 门蒸汽机的三倍。 门蒸汽机的三倍。