涡轮式蒸汽机，其原理是高压蒸汽喷在涡轮叶片上，带动涡轮转动，跟水车的原理差不多，其结构简单紧凑，零件少，效率比往复式蒸汽机高的多.
最早的热机原理是我国的走马灯，走马灯也是涡轮机的萌芽。最初的热机是火药内燃机，由荷兰物理学家惠更斯在1680年提出，这种发动机就是利用火药的爆燃来推动活塞做功的，但是，这种机械只停留在理论上，并没有搞出来。值得中国人（学机械的）注意的是：往复式活塞内燃机的主要机构都是中国最先发明的！比如：缸体---中国最先制造的大炮于1332年铸成，往复活塞、曲柄连杆机构、飞轮等都是我国首创。
火药内燃机虽然没有搞成功，但是为未来的蒸汽机产生了巨大的促进作用。
1690年，惠更斯的助手佩本设计出了用蒸汽做功的活塞式发动机，这个发动机尚不能用于实际生产，作为工业动力源。
1698年，英国的军事工程师萨弗里发明了一个使用蒸汽为矿井抽水的机器，它可以抽出地下10米深的水。这台机器实际上就是第一台用于工业生产的蒸汽机。
1711年，纽可门（英国）制造出更好的抽水蒸汽机，其性能有了较大的突破。从1772年起，几乎全英国的矿井都使用这种蒸汽抽水机。
1768年，英国技工瓦特发明了热效率更高的近代蒸汽机，因此被人们誉为“蒸汽机的发明人”。
总的来说，蒸汽机是产生于18世纪的英国。但是，蒸汽机存在着体积庞大，热效率不高的缺陷。
由于19世纪中叶卡诺（法国人）、迈尔（德国）、格罗夫（英国）、焦耳（英国）、克劳修斯（德国）、汤姆生（英国）等人提出并完善了热力学，同时用钢铁制造的精密机械已经开始出现，从而解决了制造精密圆柱体和螺丝等零件的问题，使得内燃机的研制进程大大加快。
1860年，法国人雷诺制造出第一台可以实用的内燃机。这是一台二冲程、无压缩、电点火的煤气机。
1862年，法国工程师德罗沙提出等容燃烧的四冲程循环原理，加上这个时候转炉、平炉炼钢法已经相继出现，为内燃机制造提供了可靠的原材料----低碳素钢。
1872年，德国钟表匠雷特曼制成了第一台四冲程煤气内燃机。
1876年，德国人奥托研制成功一台热效率达到14%的往复式活塞四冲程内燃机，此后，奥托又把内燃机的热效率提高的20%以上，这种内燃机，就是现在的汽油发动机的雏形。奥托也被称为“四冲程内燃机发明人”。
1881年，工程师克拉克研制成两个汽缸的内燃机。此后不久，汽油机正式出现了。
1897年，完全依靠压缩着火的柴油机出现了，它比汽油机机构跟简单，燃料更便宜。柴油机热效率达到26%，它的发明人是德国人狄赛尔。因此，现代汽油发动机也称为奥托发动机，柴油机称为狄赛尔发动机。
狄赛尔的发动机并不完善，还不能方便地利用到工业生产中，直到20世纪20年代发明燃油喷射系统后，柴油机才开始广泛地运用到各种动力机械中！本书的设定在这里需要书友们注意。根据对燃油喷射装置的技术要求分析，燃油喷射泵完全可以在1902年制造出来，只是当时没有人发明这个简单的装置而已。也就是因为这样，造成了大型的战舰很少配置柴油动力的现象。实际上当时的柴油机在加上燃油泵和涡轮增压装置以后，完全可以替代蒸汽机和汽轮机，而且采用弹性安装法以后，装备柴油机的战舰不会出现主机过载和主轴过热的通病。柴油机的优点是省油（航程大），启动迅速（蒸汽机和汽轮机需要预先提升蒸汽压力），缺点是机构相比之下复杂了一些（不计算汽轮机锅炉部分的情况下），但是用现代（1950年）装备柴油机和汽轮机的舰船比较，装备柴油机的舰船维护费用比汽轮机舰船少14%左右。其次，柴油机在没有强化的条件下（增加喷射压力是最简单的强化手段），单台推力比汽轮机要小，加速没有汽轮机快。
1903年，柴油机用于轮船，1908年，柴油机成为潜艇主动力，1912年，柴油机驱动的远洋巨轮建造成功。
20世纪初，往复活塞式的蒸汽机在船舶上逐渐被涡轮式的蒸汽轮机（汽轮机）取代，蒸汽轮机比活塞式蒸汽机热效率更高（35%），单位体积能提供的推力更大，因此汽轮机到60年代一直成为大型船舶的主要动力。同时代的柴油机因为强化程度低而主要用于中、小型船舶。汽轮机首先由法国的拉瓦尔于1889年发明，到20世纪初，汽轮机已经能够输出6500马力，相当于4800千瓦。而实际上，当汽轮机锅炉燃料采用煤炭、燃油混合动力，优化飞轮和传动结构后，后来的汽轮机输出功率成倍提升。
相关问题解答
1、问：我看网上说蒸汽机效率最高的是那种？能达到多少？
答：我查了一下，目前公认效率最高的蒸汽机是蒸汽轮机，尤其是用在发电站里的那种大型多级蒸汽轮机，它的热效率可以超过40%，甚至接近50%，相比之下，老式的往复式蒸汽机效率一般只有10%到15%，像瓦特改良的也就20%左右，蒸汽轮机所以能这么高，主要是它把蒸汽的膨胀过程分成了很多级，每一级都尽量回收能量，而且没有活塞那种来回运动的摩擦和冲击损失。
2、问：蒸汽机的基本原理能简单说下吗？我总搞不清。
答：其实原理特别简单，就是把热能转成机械能，具体说，烧水让水变成高压高温的蒸汽，然后让这蒸汽膨胀去推动活塞或者叶片，推动的时候蒸汽体积变大、压力下降，温度也跟着降低，这个膨胀过程就把蒸汽内部的热能转化成了机械能，如果你用活塞，就是直线运动再变成旋转；如果用涡轮，蒸汽直接吹动叶片旋转，最关键的一点：蒸汽膨胀得越充分，做的功就越多，效率就越高——所以现代的蒸汽机都想办法让蒸汽膨胀好多次。
3、问：那为什么现在汽车不用蒸汽机了？感觉效率好像也不低啊。
答：主要是因为启动慢、体积大、还有安全问题，我在网上看到，蒸汽发动机需要先把锅炉里的水烧开产生蒸汽，这个过程至少得几分钟，不像内燃机一拧钥匙就点火，而且为了存储高压蒸汽，得有一个又厚又重的大锅炉，放在汽车上太占地方，也增加重量，锅炉要是爆炸了后果很严重，加上内燃机后来效率越来越高、功率密度也大，所以蒸汽机就逐渐被淘汰了，只在一些特殊场合——比如核电站、太阳能热发电站里还继续用。
4、问：网上说的“复式蒸汽机”和“蒸汽轮机”哪个效率更高？
答：蒸汽轮机更高，复式蒸汽机属于往复式的一种改良，它把蒸汽先通入一个高压气缸，做完功排出的低压蒸汽再进入一个更大的低压气缸继续膨胀，这样能多回收一些能量，但往复式结构本身就有活塞、连杆、曲轴这些部件，摩擦和惯性损失比较大，最高效率也就20%-25%，而蒸汽轮机是连续旋转的，蒸汽在几百片叶片之间逐级膨胀，没有往复惯性的损耗，还能配合再热、回热循环，所以效率轻松超过40%，当然，蒸汽轮机只适合大功率、稳定运行的场景，像大型电站和军舰。
本文来自作者[元瑶]投稿，不代表图灵号立场，如若转载，请注明出处： https://www.turing-x.cn/csfx/202605-129.html
评论列表（3条）
我是图灵号的签约作者“元瑶”
本文概览：涡轮式蒸汽机，其原理是高压蒸汽喷在涡轮叶片上，带动涡轮转动，跟水车的原理差不多，其结构简单紧凑，零件少，效率比往复式蒸汽机高的多. 最早的热机原理是我国的走马灯，走马灯也是涡轮...
文章不错《效率最高的蒸汽机 蒸汽机原理》内容很有帮助”