蒸汽機應用的行業有啥變化?

題目：

蒸汽機應用的行業有啥變化?

解答：

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,爲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.
在船舶上採用蒸汽機作爲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,蒸汽機在船舶上作爲推進動力歷百餘年之久.
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.英國的史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,隨著電力應用的興起,蒸汽機曾一度作爲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世紀初達到了頂峯.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.
蒸汽機按蒸汽在活塞一側或兩側工作,可分爲單作用和雙作用式；按汽缸布置方式,可分爲立和臥式；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,可分爲單脹式和多脹式；按蒸汽在汽缸中的流向,可分爲回流式和單流式；按排汽方式和排汽壓力可分爲凝汽式、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爲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.
隨著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,但是隨著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.
接著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.
蒸汽機有很大的歷史作用,它曾推動了機械工業甚至社會的發展.隨著它的發展而建立的熱力學和機構學爲汽輪機和內燃機的發展奠定了基礎；汽輪機繼承了蒸汽機以蒸汽爲工質的特點,和採用凝汽器以降低排汽壓力的優點,摒棄了往復運動和間斷進汽的缺點；內燃機繼承了蒸汽機的基本結構和傳動形式,採用了將燃油直接輸入汽缸內燃燒的方式,形成了熱效率高得多的熱力循環；同時,蒸汽機所採用的汽缸、活塞、飛輪、飛錘調速器,閥門和密封件等,均是構成多種現代機械的基本元件.