Welcome
蒸汽機
蒸汽機是一個能夠將水蒸汽中的動能轉換為功的熱機,由於其中的燃燒過程在熱機外部進行,屬於熱機中的外燃機[1][2]。泵、火車頭和輪船曾使用蒸汽機驅動。蒸汽機在工業革命中起了基本的作用。今天的核能發電及火力發電仍使用蒸汽渦輪發動機來將熱能轉換為電能[3]。
蒸汽機需要一個使水沸騰產生高壓蒸汽的鍋爐,這個鍋爐可以使用木頭、煤、石油或天然氣甚至垃圾作為熱源。蒸汽膨脹推動活塞做功。
世界上第一台蒸汽機是由古希臘數學家亞歷山大港的希羅於1世紀發明的汽轉球[4],它比工業革命早了二千年,但它只不過是個雛形而已。 約1679年法國物理學家丹尼斯·巴本在觀察蒸汽冒出他的高壓鍋後製造了第一台蒸汽機的工作模型[5]。於此同時薩繆爾·莫蘭也提出了蒸汽機的主意。1698年托馬斯·塞維利、1712年托馬斯·紐科門和1769年詹姆斯·瓦特改良出早期的工業蒸汽機[6],他們對蒸汽機的發展都做出了自己的貢獻[7]。1807年羅伯特·富爾頓第一個成功地用蒸汽機來驅動輪船[8]。
早期的蒸汽機使用蒸汽凝結時產生的真空來做功能,後來的則使用蒸汽膨脹來做功能。
最初的真空蒸汽機被用來將礦井裡的水抽出來。紐科門的蒸汽機將蒸汽引入氣缸後閥門被關閉,然後冷水被撒入汽缸,蒸汽凝結時造成真空。活塞另一面的空氣壓力推動活塞。在礦井中聯結一根深入豎井的杆來驅動一個泵。蒸汽機活塞的運動通過這根杆傳到泵的活塞來將水抽到井外。
第一個巨大的改善是將氣缸與凝結缸通過一個閥門分開。瓦特在伯明罕發明了這個改進。這個改進提高了蒸汽機的效率。下一個改進是將閥門的操作自動化。
這些早期的真空蒸汽機的效率有限,但它們比較安全,因為它們的壓力比較低,在物質發生損壞的情況下機器向內收縮,而不是向外爆炸。它們的效率受外部氣壓、氣缸變形、燃燒和沸騰的效率和凝結能力的限制。理論最高效率受水在普通大氣壓下比較低的沸騰溫度限制。使用高溫高壓的蒸汽為蒸汽機的效率帶來了巨大的提高。但這種蒸汽機比真空蒸汽機危險得多。鍋爐和機器的爆炸造成了許多大事故。安全閥在這裡帶來了很大的改進,在壓力過高的情況下安全閥放氣減壓。但真正保證安全只有依靠建造、運行和維護的經驗和安全規則。
內燃機
綜觀整個內燃機發展史,可追朔至十七世紀末,西元 1678年法國人賀德法利(A. Hautefeuille),首先利用火藥在氣缸中的爆炸力推動活塞作功,這是 內燃機最早的雛型,賀德法利也因此可說是內燃機的開山祖師;1860年法國人李諾爾(Lenoir)改良自蒸汽引擎,發展出一種不需壓縮的氣體燃燒式引擎,並 被公認是實用二衝程引擎的鼻祖;1876年德國人奧圖首先製造出四衝程的引 擎,後世為紀念奧圖的功績,於是將此型引擎命名為奧圖引擎,而其熱力循環則 稱為奧圖循環(Otto cycle),直到今天大多數汽車引擎都仍是採用奧圖引擎,此 外,由於奧圖引擎的燃料幾乎全部採用汽油,因此奧圖引擎又名為汽油引擎 (Gasoline engine);在奧圖發明了第一具四行程內燃引擎後,當時許多工程師都致力於內燃機的發展,且多以火花點火引擎為發展方向,如 Mercedes-Benz 的創辦人戴姆勒,正是將汽油引擎應用於車輛的始祖。但由於當時點火裝置技術 並不成熟,德國人狄賽爾(Diesel)便朝向壓縮點火方向,發展內燃機技術,也就 是先將汽缸內的空氣壓縮,使其溫度逐漸上升,再將燃料注入燃燒室,燃料因高溫高壓而自燃,產生引擎所需動力,在經過將近二十年的研發後,第一具壓縮點 火引擎於 1892年問世,同年狄賽爾(Diesel)也取得此項技術專利,其熱力循環 也因此被稱為(Diesel cycle),而由於此型引擎的燃料大多採用柴油,因此又名為柴油引擎(Diesel engine)。
資料來源:http://beaver.ncnu.edu.tw/projects/emag/article/201002/%E5%BC%95%E6%93%8E.pdf
黃奕超 清華大學動力機械系 引擎簡介
蒸汽機是一個能夠將水蒸汽中的動能轉換為功的熱機,由於其中的燃燒過程在熱機外部進行,屬於熱機中的外燃機[1][2]。泵、火車頭和輪船曾使用蒸汽機驅動。蒸汽機在工業革命中起了基本的作用。今天的核能發電及火力發電仍使用蒸汽渦輪發動機來將熱能轉換為電能[3]。
蒸汽機需要一個使水沸騰產生高壓蒸汽的鍋爐,這個鍋爐可以使用木頭、煤、石油或天然氣甚至垃圾作為熱源。蒸汽膨脹推動活塞做功。
世界上第一台蒸汽機是由古希臘數學家亞歷山大港的希羅於1世紀發明的汽轉球[4],它比工業革命早了二千年,但它只不過是個雛形而已。 約1679年法國物理學家丹尼斯·巴本在觀察蒸汽冒出他的高壓鍋後製造了第一台蒸汽機的工作模型[5]。於此同時薩繆爾·莫蘭也提出了蒸汽機的主意。1698年托馬斯·塞維利、1712年托馬斯·紐科門和1769年詹姆斯·瓦特改良出早期的工業蒸汽機[6],他們對蒸汽機的發展都做出了自己的貢獻[7]。1807年羅伯特·富爾頓第一個成功地用蒸汽機來驅動輪船[8]。
早期的蒸汽機使用蒸汽凝結時產生的真空來做功能,後來的則使用蒸汽膨脹來做功能。
最初的真空蒸汽機被用來將礦井裡的水抽出來。紐科門的蒸汽機將蒸汽引入氣缸後閥門被關閉,然後冷水被撒入汽缸,蒸汽凝結時造成真空。活塞另一面的空氣壓力推動活塞。在礦井中聯結一根深入豎井的杆來驅動一個泵。蒸汽機活塞的運動通過這根杆傳到泵的活塞來將水抽到井外。
第一個巨大的改善是將氣缸與凝結缸通過一個閥門分開。瓦特在伯明罕發明了這個改進。這個改進提高了蒸汽機的效率。下一個改進是將閥門的操作自動化。
這些早期的真空蒸汽機的效率有限,但它們比較安全,因為它們的壓力比較低,在物質發生損壞的情況下機器向內收縮,而不是向外爆炸。它們的效率受外部氣壓、氣缸變形、燃燒和沸騰的效率和凝結能力的限制。理論最高效率受水在普通大氣壓下比較低的沸騰溫度限制。使用高溫高壓的蒸汽為蒸汽機的效率帶來了巨大的提高。但這種蒸汽機比真空蒸汽機危險得多。鍋爐和機器的爆炸造成了許多大事故。安全閥在這裡帶來了很大的改進,在壓力過高的情況下安全閥放氣減壓。但真正保證安全只有依靠建造、運行和維護的經驗和安全規則。
內燃機
綜觀整個內燃機發展史,可追朔至十七世紀末,西元 1678年法國人賀德法利(A. Hautefeuille),首先利用火藥在氣缸中的爆炸力推動活塞作功,這是 內燃機最早的雛型,賀德法利也因此可說是內燃機的開山祖師;1860年法國人李諾爾(Lenoir)改良自蒸汽引擎,發展出一種不需壓縮的氣體燃燒式引擎,並 被公認是實用二衝程引擎的鼻祖;1876年德國人奧圖首先製造出四衝程的引 擎,後世為紀念奧圖的功績,於是將此型引擎命名為奧圖引擎,而其熱力循環則 稱為奧圖循環(Otto cycle),直到今天大多數汽車引擎都仍是採用奧圖引擎,此 外,由於奧圖引擎的燃料幾乎全部採用汽油,因此奧圖引擎又名為汽油引擎 (Gasoline engine);在奧圖發明了第一具四行程內燃引擎後,當時許多工程師都致力於內燃機的發展,且多以火花點火引擎為發展方向,如 Mercedes-Benz 的創辦人戴姆勒,正是將汽油引擎應用於車輛的始祖。但由於當時點火裝置技術 並不成熟,德國人狄賽爾(Diesel)便朝向壓縮點火方向,發展內燃機技術,也就 是先將汽缸內的空氣壓縮,使其溫度逐漸上升,再將燃料注入燃燒室,燃料因高溫高壓而自燃,產生引擎所需動力,在經過將近二十年的研發後,第一具壓縮點 火引擎於 1892年問世,同年狄賽爾(Diesel)也取得此項技術專利,其熱力循環 也因此被稱為(Diesel cycle),而由於此型引擎的燃料大多採用柴油,因此又名為柴油引擎(Diesel engine)。
資料來源:http://beaver.ncnu.edu.tw/projects/emag/article/201002/%E5%BC%95%E6%93%8E.pdf
黃奕超 清華大學動力機械系 引擎簡介