蒸汽机和其它热机

J.+Alfred+Ewing

热机是指各种利用热能做功的机械，其工作原理是将燃料的化学能转化成热内能再转化成机械能，如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气发动机等。热机通常以气体作为传递能量的媒介，利用气体受热膨胀对外做功。热能的来源主要有燃料燃烧产生的热能、原子能、太阳能和地热等。热机在人类生活中发挥着重要的作用，现代化的交通运输工具都靠它提供动力。

蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械，蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命。蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头、煤、石油或天然气甚至垃圾作为热源，利用蒸汽膨胀来推动活塞做功。本书系统介绍了蒸汽机的发展历程，在热力学定律的基础上分析了热机的机械结构特点和工作原理，并讨论了蒸汽涡轮机、蒸汽锅炉和内燃机的发展。

全书17章：1.蒸汽机的早期历史：主要以几位著名科学家的贡献为脉络介绍了蒸汽机的发展历史；2.热机的基本原理：重点阐述了热力学第一和第二定律、永久气体（Permanent gases）定律、焦耳定律和卡诺原理，并讨论了蒸汽机内部的工作物质及其内部能量转换效率；3.首先介绍了蒸气的生成及其特性，然后在其基础上讨论了蒸汽机的基本工作原理；4.热机原理的进一步说明：包括朗肯关于第二定律的说明、绝对温度的开尔文刻度、克拉珀龙方程等；5.熵：介绍了热力学函数熵的概念，重点讨论了蒸汽机的温熵曲线图及其具体应用；6.主要阐述了蒸汽压缩制冷机的工作原理及其性能系数；7.蒸汽在汽缸中的实际运行状况：重点分析了汽缸壁的影响、汽缸内的凝结和再次蒸发以及蒸汽扩张的速度、规模和比例对工况的影响；8.蒸汽轮机：阐述了蒸汽喷射理论、涡轮中摩擦损失的影响、反作用力的速度图及涡轮机的热力学性能，介绍了拉法尔扩展喷嘴、反作用力机制和汽轮机的类型等；9.介绍了热力发动机的各种指示器、精确工作的环境条件及其在不同环境下的测试效果；10.复合膨胀：介绍了复合发动机的工作原理，重点分析了复合膨胀在热力学和机械方面的优势；11.阀门和阀齿轮：介绍了不同阀门和阀齿轮的结构特点，分析了其不同的工作性能；12.控制机构：介绍了不同控制机构的工作原理和性能分析；13.重点分析了往复式发动机的动态性能；14.主要介绍了蒸汽的形成机理；15.介绍了蒸汽机的几种不同形式；16.简述了空气式发动机的工作机理；17.燃气机和柴油机：概述了燃气机和柴油机的基本构成和工作原理。

本书作者J. Alfred Ewing是苏格兰的一位物理学家，同时也是一位工程师。本书内容丰富，条理清晰，可作为机械工程领域的研究生和科研人员很好的参考书，同时也适用于那些对蒸汽机及其历史感兴趣的人阅读。

郑耀昕，硕士研究生

（中国科学院空间科学与应用研究中心）endprint