引领世界走进新时代·蒸汽机

第一个发明蒸汽机的人，是古希腊的数学家希罗，他发明的汽转球比瓦特的蒸汽机早了一千七八百年。而在瓦特生活的年代，苏格兰人纽可门发明的蒸汽机是最先进的。瓦特之所以被称为“蒸汽机之父”，是因为他的改良使蒸汽机有了划时代的发展。

有一次，英国格拉斯哥大学里的一座纽可门蒸汽机坏了，瓦特负责修复。经过仔细观察和琢磨，瓦特发现这种机器存在着很严重的缺点，那就是汽筒裸露在外边，四周的冷空气使它的温度逐渐下降，蒸汽放进去，还没等汽筒热透，就有一部分变成水了。要使汽筒再变热，又得消耗好多蒸汽。

瓦特经过反复实践，终于想出了解决办法：在汽筒的外边安装上一个“分离凝结器”，蒸汽就可以在“凝结器”内化成水，汽筒便不会冷却，不致浪费热量了。这一年是1769年。

改进后的蒸汽机与纽可门蒸汽机相比可以节省75％的燃料。后来，瓦特又制成了联协式蒸汽机，可以应用于各种机械运动。

瓦特创造性的工作使蒸汽机得以迅速改进，使原来只能提水的机械，变成可以普遍应用的动力机械，并使蒸汽机的热效率成倍提高，煤耗大大下降。瓦特的蒸汽机成为真正的国际性发明，有力地促进了欧洲18世纪的产业革命，从而推动人类社会进入了蒸汽时代。

蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成。汽缸和底座是静止部分。

在蒸汽锅炉中，通过燃烧过程，水沸腾为蒸汽。蒸汽通过管道被送到汽缸。阀门控制蒸汽到达汽缸的时间，经主汽阀和节流阀进入滑阀室，受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧，推动活塞运动。蒸汽在汽缸内推动活塞做功，冷却的蒸汽通过管道被引入冷凝器重新凝结为水。这个过程在蒸汽机运动时不断重复。

以蒸汽轮船为例，蒸汽机由3个汽缸组成一个组。蒸汽机直接将活塞的上下运动转化为船轴的旋转运动。新式的蒸汽机中还包含了一个小的涡轮机，从汽缸中出来的蒸汽还可以利用它的余热推动这个涡轮机，以提高整个驱动装置的效率。这个涡轮机也与船的螺旋桨轴相连。

瓦特改进蒸汽机发生在1769年，距离现在已经过去了两个半世纪，蒸汽机在现代还有用吗？

当然有。在现代，蒸汽机仍有用武之地，最好的例子就是蒸汽涡轮发电机。它是一种将蒸汽的热能转换为动能，并推动涡轮转动的机械。相较于瓦特发明的单级往复式蒸汽机，涡轮蒸汽机大幅改善了热效率，能提供更大的功率，几乎完全取代了往复式蒸汽机。使用涡轮蒸汽机发电的电厂叫做热电厂，特别适用于火力发电和核能发电。目前，世界上大约80％的电是利用涡轮蒸汽机产生的。