蒸气

蒸氣

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中文名；蒸氣 形式；氣體受熱受壓後有液態變為氣態 形態；液體 顏色；氣態的水，無色

蒸氣是物質受熱受壓後由液態變為氣態的形式。通俗點說蒸氣就是液體(液態物質)蒸發或沸騰後所產生(成為)的氣體(氣態物質)。

簡介

沸點參數

以下常用沸點表

液態鐵：2750

液態鉛：1740

水銀（汞）：357

亞麻仁油：287

食用油：約250

萘：218

煤油：150

甲苯：111

水：100

酒精：78

乙醚：35

液態氨：-33

液態氧：-183

液態氮：-196

液態氫：-253

液態氦：-268.9

概述

特性

水蒸氣是一種氣態的水，無色

水蒸氣的形成

當水的溫度超過100攝氏度時（或說超過沸點時），水分子因為吸收了足夠大的內能，從而使其轉換成脫離分子束縛的斥力，分子之間的距離開始變大，水便從液態轉變為氣態水。這種氣態水中不含有任何其他物質，是理論上的蒸餾水（空氣中含有雜質）也稱水蒸氣。

當水在沸點以下時，水也可以緩慢地蒸發成水汽。

水蒸氣與水

當被100攝氏度的水或100攝氏度的水蒸氣燙傷時，被後者燙傷更為嚴重。因為後者形成時比前者放出的熱量更多，即使溫度不變。

水蒸氣形成雨

科學地應說，水在常溫下，會慢慢地變為水蒸氣飛散到空中，這種現象就叫蒸發。地上的水變成了水蒸氣，這些水蒸氣在天上形成了白雲；如果水蒸氣凝結成較大的水滴，水滴就會落下來形成雨

水蒸氣與白氣

大量水蒸氣在空氣中凝結時，常呈現一團「白氣」狀，「白氣」常被誤認為水蒸氣。使沸騰的水變成的水蒸氣在空氣中受冷，便可通過比較「白氣」和水蒸氣的顏色、形態、發生部位的不同，可以知道「白氣」不是水蒸氣，而是水蒸氣凝結成的小水滴飄浮在空氣中。

水蒸氣與水蒸汽

水蒸氣：指特定空間的水全部以氣相形態的形式存在，當然這必須滿足一定的物理條件。

水蒸汽：指特定空間的水存在形態是氣-液二相，其中液相可以是「霧」狀分散形式存在，也可以是大量液滴聚集形式存在，當然這也必須滿足一定的物理條件。在實際應用中，接觸到的大多數指的是「水蒸汽」。

汽：1.液體或某些具體受熱而變成的氣體，例如水變成的水蒸氣；2.特指水蒸氣：汽機、汽船。

機器歷史

蒸汽機的出現曾引起了18世紀的工業革命。直到20世紀初，它仍然是世界上最重要的原動機，後來才逐漸讓位於內燃機和汽輪機等。

16世紀末到17世紀後期，英國的採礦業，特別是煤礦，已發展到相當的規模，單靠人力、畜力已難以滿足排除礦井地下水的要求，而現場又有豐富而廉價的煤作為燃料。現實的需要促使許多人，如英國的帕潘、薩弗里、紐科門等就致力於「以火力提水」的探索和試驗。

薩弗里製成的世界上第一台實用的蒸汽提水機，在1698年取得標名為「礦工之友」的英國專利。他將一個蛋形容器先充滿蒸汽，然後關閉進汽閥，在容器外噴淋冷水使容器內蒸汽冷凝而形成真空。打開進水閥，礦井底的水受大氣壓力作用經進水管吸入容器中；關閉進水閥，重開進汽閥，靠蒸汽壓力將容器中的水經排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時，關閉進汽閥和排水閥，重新噴水使蒸汽冷凝。如此反覆循環，用兩個蛋形容器交替工作，可連續排水。

薩弗里的提水機依靠真空的吸力汲水，汲水深度不能超過六米。為了從幾十米深的礦井汲水，須將提水機裝在礦井深處，用較高的蒸汽壓力才能將水壓到地面上，這在當時無疑是困難而又危險的。

紐科門及其助手卡利在1705年發明了大氣式蒸汽機，用以驅動獨立的提水泵，被稱為紐科門大氣式蒸汽機。這種蒸汽機先在英國，後來在歐洲大陸得到迅速推廣，它的改型產品直到19世紀初還在製造。紐科門大氣式蒸汽機的熱效率很低，這主要是由於蒸汽進入汽缸時，在剛被水冷卻過的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量，只在煤價低廉的產煤區才得到推廣。

英國

1764年，英國的儀器修理工瓦特為格拉斯哥大學修理紐科門蒸汽機模型時，注意到了這一缺點，並於1765年發明了設有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機，並於1769年取得了英國的專利。初期的瓦特蒸汽機仍用平衡槓桿和拉杆機構來驅動提水泵，為了從凝汽器中抽除凝結水和空氣，瓦特裝設了抽氣泵。他還在汽缸外壁加裝夾層，用蒸汽加熱汽缸壁，以減少冷凝損失。

瓦特

1782年前後，瓦特將機器進一步改進，完成了兩項重要發明：在活寒工作行程的中途，關閉進汽閥，使蒸汽膨脹作功以提高熱效率；使蒸汽在活塞兩面都作功(雙作用式)，以提高輸出功率。這時的活塞既要向下拉動槓桿又要向上推動槓桿，扇形平衡槓桿和拉鏈已不再適用，瓦特使發明了平行四邊形機構。瓦特還於18世紀末將曲柄連杆機構用在蒸汽機上。

瓦特的創造性工作使蒸汽機迅速地發展，他使原來只能提水的機械，成為了可以普遍應用的蒸汽機，並使蒸汽機的熱效率成倍提高，煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽機最主要的發明人。

自18世紀晚期起，蒸汽機不僅在採礦業中得到廣泛應用，在冶煉、紡織、機器製造等行業中也都獲得迅速推廣。它使英國的紡織品產量在20多年內(從1766年到1789年)增長了5倍，為市場提供了大量消費商品，加速了資金的積累，並對運輸業提出了迫切要求。

克萊蒙脫

在船舶上採用蒸汽機作為推進動力的實驗始於1776年,經過不斷改進，至1807年，美國的富爾頓製成了第一艘實用的明輪推進的蒸汽機船「克萊蒙脫」號。此後，蒸汽機在船舶上作為推進動力歷百餘年之久。

特里維西克

1801年，英國的特里維西克提出了可移動的蒸汽機的概念，1803年，這種利用軌道的可移動蒸汽機首先在煤礦區出現，這就是機車的雛型。英國的斯蒂芬森將機車不斷改進，於1829年創造了「火箭"號蒸汽機車，該機車拖帶一節載有30位乘客的車廂，時速達46公里/時，引起了各國的重視，開創了鐵路時代。

19世紀末，隨着電力應用的興起，蒸汽機曾一度作為電站中的主要動力機械。1900年，美國紐約曾有單機功率達五兆瓦的蒸汽機電站。

蒸汽機的發展在20世紀初達到了頂峰。它具有恆扭矩、可變速、可逆轉、運行可靠、製造和維修方便等優點，因此曾被廣泛用於電站、工廠、機車和船舶等各個領域中，特別在軍艦上成了當時唯一的原動機。

蒸氣機的結構

蒸汽機按蒸汽在活塞一側或兩側工作，可分為單作用和雙作用式；按汽缸布置方式，可分為立和臥式；按蒸汽是在一個汽缸中膨脹或依次連續在多個汽缸中膨脹，可分為單脹式和多脹式；按蒸汽在汽缸中的流向，可分為回流式和單流式；按排汽方式和排汽壓力可分為凝汽式、大氣式和背壓式。

簡單蒸汽機主要由汽缸、底座,活塞、曲柄連杆機構、滑閥配汽機構、調速機構和飛輪等部分組成，汽缸和底座是靜止部分。從鍋爐來的新蒸汽，經主汽閥和節流閥進入滑閥室，受滑閥控制交替地進入汽缸的左側或右側，推動活塞運動。

蒸氣機的效率

蒸汽機的發展首先體現在功率和效率的提高，而這又主要取決於蒸汽參數的提高。初期蒸汽機的蒸汽壓力僅為0.11～0.13兆帕，19世紀初才達到0.35～0.7兆帕，20世紀20年代曾用到6～10兆帕。在蒸汽溫度上，19世紀末還不超過250℃，而到20世紀30年代曾用到450~480℃.

至於效率，瓦特初期連續運轉的蒸汽機，按燃料熱值計總效率不超過3％；到1840年，最好的凝汽式蒸汽機總效率可達8％；到20世紀，蒸汽機最高效率可達到20％以上。

在轉速方面，18世紀末瓦特蒸汽機僅40～50轉/分；20世紀初轉速達到100～300轉/分，個別蒸汽機曾達到2500轉/分。在功率方面，最初單機功率僅幾馬力，20世紀初的一台船用蒸汽機的功率可達25000馬力。

隨着蒸汽參數和功率的提高，蒸汽已不可能在一個汽缸中繼續膨脹，還必須在相連接的汽缸中繼續膨脹，於是出現了多級膨脹的蒸汽機。蒸汽機因受到潤滑油閃點的限制，所用蒸汽的最高溫度一般都不超過400℃，機車，船用等移動式蒸汽機還略低一些，多數不高於350℃。考慮到膨脹的可能性和結構的經濟性，常用壓力在2.5兆帕以下。蒸汽參數受到限制，從而也限制了蒸汽機功率的進一步提高。

蒸汽機的出現和改進促進了社會經濟的發展，但同時經濟的發展反過來又向蒸汽機提出了更高的要求，如要求蒸汽機功率大、效率高、重量輕、尺寸小等。儘管人們對蒸汽機作過許多改進，不斷擴大它的使用範圍和改善它的性能，但是隨着汽輪機和內燃機的發展，蒸汽機因存在不可克服的弱點而逐漸衰落。

蒸汽機的弱點

蒸汽機的弱點是：離不開鍋爐，整個裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復式機器,慣性力限制了轉速的提高；工作過程是不連續的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。

因此，拋棄了笨重鍋爐的內燃機，最終以其重量輕，體積小、熱效率高和操作靈活等優點，在船舶和機車上逐漸取代了蒸汽機。汽輪機則以其熱效率高、單機功率大、轉速高、單位功率重量輕和運行平穩等優點，將蒸汽機排擠出了電站。

接着電動機又以其使用方便，代替了蒸汽機在工業設備中的應用。然而小功率蒸汽機熱效率比汽輪機高，所以在產煤區或只有劣質燃料的地區或某些特殊場合，蒸汽機仍有發揮作用的餘地。

爐膽可設計為波形，減少熱膨脹應力，增加輻射受熱面。

應用先進的數字化控制技術，可遠程精確監控燃燒過程。

自動化程度，各種保完善。

選配優質進口低NOX燃燒機，燃燒充分，屬於環保產品。

可選配冷凝換熱器和空氣預熱器，從而提高鍋爐效率。

可增設通訊接口實現上位機控制。

鍋爐製造規範，嚴格按國家有關標準製造。

整體快裝出廠，外形美觀，色澤明快。

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