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蒸汽机和其它热机

2014-12-08J.AlfredEwing

国外科技新书评介 2014年11期
关键词:蒸汽机汽缸热力学

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

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