蒸汽機和其它熱機

J.+Alfred+Ewing

熱機是指各種利用熱能做功的機械，其工作原理是將燃料的化學能轉(zhuǎn)化成熱內(nèi)能再轉(zhuǎn)化成機械能，如蒸汽機、汽輪機、燃氣輪機、內(nèi)燃機、噴氣發(fā)動機等。熱機通常以氣體作為傳遞能量的媒介，利用氣體受熱膨脹對外做功。熱能的來源主要有燃料燃燒產(chǎn)生的熱能、原子能、太陽能和地熱等。熱機在人類生活中發(fā)揮著重要的作用，現(xiàn)代化的交通運輸工具都靠它提供動力。

蒸汽機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機械功的往復式動力機械，蒸汽機的出現(xiàn)曾引起了18世紀的工業(yè)革命。蒸汽機需要一個使水沸騰產(chǎn)生高壓蒸汽的鍋爐，這個鍋爐可以使用木頭、煤、石油或天然氣甚至垃圾作為熱源，利用蒸汽膨脹來推動活塞做功。本書系統(tǒng)介紹了蒸汽機的發(fā)展歷程，在熱力學定律的基礎(chǔ)上分析了熱機的機械結(jié)構(gòu)特點和工作原理，并討論了蒸汽渦輪機、蒸汽鍋爐和內(nèi)燃機的發(fā)展。

全書17章：1.蒸汽機的早期歷史：主要以幾位著名科學家的貢獻為脈絡(luò)介紹了蒸汽機的發(fā)展歷史；2.熱機的基本原理：重點闡述了熱力學第一和第二定律、永久氣體（Permanent gases）定律、焦耳定律和卡諾原理，并討論了蒸汽機內(nèi)部的工作物質(zhì)及其內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換效率；3.首先介紹了蒸氣的生成及其特性，然后在其基礎(chǔ)上討論了蒸汽機的基本工作原理；4.熱機原理的進一步說明：包括朗肯關(guān)于第二定律的說明、絕對溫度的開爾文刻度、克拉珀龍方程等；5.熵：介紹了熱力學函數(shù)熵的概念，重點討論了蒸汽機的溫熵曲線圖及其具體應(yīng)用；6.主要闡述了蒸汽壓縮制冷機的工作原理及其性能系數(shù)；7.蒸汽在汽缸中的實際運行狀況：重點分析了汽缸壁的影響、汽缸內(nèi)的凝結(jié)和再次蒸發(fā)以及蒸汽擴張的速度、規(guī)模和比例對工況的影響；8.蒸汽輪機：闡述了蒸汽噴射理論、渦輪中摩擦損失的影響、反作用力的速度圖及渦輪機的熱力學性能，介紹了拉法爾擴展噴嘴、反作用力機制和汽輪機的類型等；9.介紹了熱力發(fā)動機的各種指示器、精確工作的環(huán)境條件及其在不同環(huán)境下的測試效果；10.復合膨脹：介紹了復合發(fā)動機的工作原理，重點分析了復合膨脹在熱力學和機械方面的優(yōu)勢；11.閥門和閥齒輪：介紹了不同閥門和閥齒輪的結(jié)構(gòu)特點，分析了其不同的工作性能；12.控制機構(gòu)：介紹了不同控制機構(gòu)的工作原理和性能分析；13.重點分析了往復式發(fā)動機的動態(tài)性能；14.主要介紹了蒸汽的形成機理；15.介紹了蒸汽機的幾種不同形式；16.簡述了空氣式發(fā)動機的工作機理；17.燃氣機和柴油機：概述了燃氣機和柴油機的基本構(gòu)成和工作原理。

本書作者J. Alfred Ewing是蘇格蘭的一位物理學家，同時也是一位工程師。本書內(nèi)容豐富，條理清晰，可作為機械工程領(lǐng)域的研究生和科研人員很好的參考書，同時也適用于那些對蒸汽機及其歷史感興趣的人閱讀。

鄭耀昕，碩士研究生

（中國科學院空間科學與應(yīng)用研究中心）endprint