蒸汽动力装置各装置作用

A. 蒸汽机的作用

将蒸汽的能量转换为机械功。

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。通过管道蒸汽被送到汽缸。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。

一般的蒸汽机有三个汽缸组成一个组。蒸汽机直接将活塞的上下运动转化为船轴的旋转运动。新造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在推动这个涡轮机来提高整个驱动装置的效率。这个涡轮机也与船的螺旋浆轴相连。

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意义：

蒸汽机的出现和改进促进了社会经济的发展，但同时经济的发展反过来又向蒸汽机提出了更高的要求，如要求蒸汽机功率大、效率高、重量轻、尺寸小等。

尽管人们对蒸汽机作过许多改进，不断扩大它的使用范围和改善它的性能，但是随着汽轮机和内燃机的发展，蒸汽机因存在不可克服的弱点而逐渐衰落。

现代蒸汽机的最大的优点是它可以利用所有的燃料将热能转化为机械能。不像内燃机那样，它对其燃料不挑剔。此外没有蒸汽机的话原子能无法被使用。原子反应堆即不直接产生机械能，又不直接产生电能，原子反应堆实际上只是加热水，这个水被沸腾后的蒸汽通过蒸汽机来转化为有用的功。

B. 蒸汽机动力装置的历史

最早提出蒸汽机动力装置设想的是法国的德尼·巴班，他在1690年，就想用蒸汽机作动力推动船舶的想法，但当时还没有可供实用的蒸汽机，故设想无法实现。1769年，法国发明家乔弗莱把蒸汽机装上了船。但所装的蒸汽机既简陋又笨重，而且带动的又是一组普通木桨，航速很慢，未能显示出机动船的优越性。
1783年乔弗莱又建成了世界上最早的蒸汽轮船“波罗斯卡菲”号，但是航行30分钟后，船上蒸汽锅炉发生爆炸。1790年美国的约翰·菲奇用蒸汽机带动桨划水，其效率极低，菲奇的发明没有受到人们的重视。
1802年，英国人威廉·西明顿采用瓦特改进的蒸汽机制造成世界上第一艘蒸汽动力明轮船“夏洛蒂·邓达斯”号，在苏格兰的福斯——克莱德运河下水，试航成功。这是一艘30英尺长的木壳船，船中央装上西明顿设计的蒸汽机，推动一个尾部明轮。轮船的出现对拖船业主们是一个打击，他们以汽轮船产生较大的波浪为由，拼命反对。第一艘汽轮船被扼杀在摇篮里。
美国的约翰·史蒂芬森于1804年建成具有世界上最早有螺旋桨的轮船。由于推动螺旋桨的蒸汽机转速太低，所以他当时认为推进器还是轮桨较好。1807年，他建造了带轮桨的“菲尼克斯号” 轮船。“菲尼克斯号”从纽约沿海岸驶向费城进行试航，途中遇到风暴。但经过13天的航行还是平安地到达费城，这是世界上轮船首次在海上航行。
上述这些用蒸汽机做动力的船舶都没有得到应用。
1807年7月，被人们称为“轮船之父” 的美国机械工程师罗伯特·富尔顿是美国机械工程师，他设计出“克莱蒙特号” 汽轮船，排水量为100吨、长45．72米、宽9．14米的汽轮船。船的动力是由72马力的瓦特蒸汽机带动车轮拨水。8月17日，载有40名乘客的“克莱蒙特号” 从纽约出发，沿着哈德逊河逆水而上，31小时后，驶进240公里以外的奥尔巴尼港，平均时速7．74公里，从此揭开了轮船时代的帷幕。此后它在哈德逊河上定期航行，成为世界上第一艘蒸汽轮船，奠定了轮船不容摇撼的地位。

C. 简易蒸汽动力装置

这个问题，比较难办的是锅炉，输出5公斤左右压力蒸汽的。自己设计一个吧。
冲动式汽轮机可以用小功率风动工具的马达，比如用风钻、风动砂轮去掉钻头（砂轮）换上皮带轮（齿轮）就可以了。
汽轮机与锅炉用管子连接，中间要设置法门控制出力。
或者用压缩空气瓶和风动马达组合，简单得多。

D. 蒸汽机动力装置的构造

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。从锅炉来的新蒸汽，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。 “克莱蒙脱”号明轮船上用蒸汽机作为推进动力获得成功。当时采用的是一台20马力的单缸摇臂式往复蒸汽机,获得每小时5英里的航速。
蒸汽机动力装置的优缺点
蒸汽机动力装置诞生后，经过不断改进，到19世纪末，蒸汽机发展成为多级膨胀的立式装置，用以驱动螺旋桨，成为当时典型的船舶动力装置。同时高效、高压的水管锅炉也逐渐取代了早期圆筒式苏格兰烟管锅炉。

E. 蒸汽动力装置冷凝器的作用

排除干蒸汽中的水分，减少对水锤现象及对设备的冲击损坏和腐蚀

F. 什么是船舶蒸汽动力装置

船舶蒸汽动力装置可使用包括煤在内的各种燃料，在蒸汽动力装置中利用燃料燃烧的热量产生蒸汽，主要供给主机做功的蒸汽发生器以及辅机的动力牵引力。
蒸汽机动力装置 , 以蒸汽机为主机的动力装置，是最早在船舶上使用的动力装置。蒸汽机因其热效率低、质量大、功率小，已渐被淘汰。
汽轮机动力装置 以汽轮机为主机的动力装置。蒸汽从锅炉进入汽轮机膨胀作功，将蒸汽的热能转变为机械能，经齿轮减速器和轴系驱动螺旋桨。蒸汽在汽轮机中膨胀作功后排入凝汽器，被舷外水冷却而凝结成水，由凝水泵送入给水预热器和除氧器中，再由锅炉给水泵将给水经给水预热器送回锅炉,重新在锅炉中受热蒸发成蒸汽,从而形成一个闭合循环。为了提高循环效率，从汽轮机中抽出部分作过功的蒸汽加热锅炉给水，即实现回热循环。民用船舶的汽轮机动力装置均采用这种循环，给水预热级数已多至5级。军舰经常在低负荷下运行,为简化设备和提高操纵性，一般仅用辅机的二次蒸汽加热给水，而且预热级数也大大减少。

G. 汽轮机都有哪些结构组成，各有什么特性

汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外作功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。
汽轮机的结构部件组成：
由转动部分和静止部分两个方面组成。转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。静子包括进汽部分、汽缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。
1、汽缸
汽缸是汽轮机的外壳，其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，形成封闭的汽室，保证蒸汽在汽轮机内部完成能量的转换过程，汽缸内安装着喷嘴室、隔板、隔板套等零部件；汽缸外连接着进汽、排汽、抽汽等管道。
汽缸的高、中压段一般采用合金钢或碳钢铸造结构，低压段可根据容量和结构要求，采用铸造结构或由简单铸件、型钢及钢板焊接的焊接结构。
高压缸有单层缸和双层缸两种形式。单层缸多用于中低参数的汽轮机。双层缸适用于参数相对较高的汽轮机。分为高压内缸和高压外缸。高压内缸由水平中分面分开，形成上、下缸，内缸支承在外缸的水平中分面上。高压外缸由前后共四个猫爪支撑在前轴承箱上。猫爪由下缸一起铸出，位于下缸的上部，这样使支承点保持在水平中心线上。
中压缸由中压内缸和中压外缸组成。中压内缸在水平中分面上分开，形成上下汽缸，内缸支承在外缸的水平中分面上，采用在外缸上加工出来的一外凸台和在内缸上的一个环形槽相互配合，保持内缸在轴向的位置。中压外缸由水平中分面分开，形成上下汽缸。中压外缸也以前后两对猫爪分别支撑在中轴承箱和1号低压缸的前轴承箱上。
低压缸为反向分流式，每个低压缸由一个外缸和两个内缸组成，全部由板件焊接而成。汽缸的上半和下半均在垂直方向被分为三个部分，但在安装时，上缸垂直结合面已用螺栓连成一体，因此汽缸上半可作为一个零件起吊。低压外缸由裙式台板支承，此台板与汽缸下半制成一体，并沿汽缸下半向两端延伸。低压内缸支承在外缸上。每块裙式台板分别安装在被灌浆固定在基础上的基础台板上。低压缸的位置由裙式台板和基础台板之间的滑销固定。
2、转子
转子是由合金钢锻件整体加工出来的。在高压转子调速器端用刚性联轴器与一根长轴连接，此节上轴上装有主油泵和超速跳闸机构。
所有转子都被精加工，并且在装配上所有的叶片后，进行全速转动试验和精确动平衡。
套装转子：叶轮、轴封套、联轴节等部件都是分别加工后，热套在阶梯型主轴上的。各部件与主轴之间采用过盈配合，以防止叶轮等因离心力及温差作用引起松动，并用键传递力矩。中低压汽轮机的转子和高压汽轮机的低压转子常采用套装结构。套装转子在高温下，叶轮与主轴易发生松动。所以不宜作为高温汽轮机的高压转子。
整锻转子：叶轮、轴封套、联轴节等部件与主轴是由一整锻件削而成，无热套部分，这解决了高温下叶轮与轴连接容易松动的问题。这种转子常用于大型汽轮机的高、中压转子。结构紧凑，对启动和变工况适应性强，宜于高温下运行，转子刚性好，但是锻件大，加工工艺要求高，加工周期长，大锻件质量难以保证。
焊接转子：汽轮机低压转子质量大，承受的离心力大，采用套装转子时叶轮内孔在运行时将发生较大的弹性形变，因而需要设计较大的装配过盈量，但这会引起很大的装配应力，若采用整锻转子，质量难以保证，所以采用分段锻造、焊接组合的焊接转子。它主要由若干个叶轮与端轴拼合焊接而成。焊接转子质量轻，锻件小，结构紧凑，承载能力高，与尺寸相同、有中心孔的整锻转子相比，焊接转子强度高、刚性好，质量轻，但对焊接性能要求高，这种转子的应用受焊接工艺及检验方法和材料种类的限制。
组合转子：由整锻结构套装结构组合而成，兼有两种转子的优点。
3、联轴器
联轴器用来连接汽轮机各个转子以及发电机转子，并将汽轮机的扭矩传给发电机。现代汽轮机常用的联轴器常用三种形式：刚性联轴器，半挠性联轴器和挠性联轴器。
刚性联轴器：
这种联轴器结构简单，尺寸小；工作不需要润滑，没有噪声；但是传递振动和轴向位移，对中性要求高。
半挠性联轴器
右侧联轴器与主轴锻成一体，而左侧联轴器用热套加双键套装在相对的轴端上。两对轮之间用波形半挠性套筒连接起来，并以配合两螺栓坚固。波形套筒在扭转方向是刚性的，在变曲方向刚是挠性的。这种联轴器主要用于汽轮机－发电机之间，补偿轴承之间抽真空、温差、充氢引起的标高差，可减少振动的相互干扰，对中要求低，常用于中等容量机组。
挠性联轴器
挠性联轴器通常有两种形式，齿轮式和蛇形弹簧式。这种联轴器，可以减弱或消除振动的传递。对中性要求不高，但是运行过程中需要润滑，并且制作复杂，成本较高。
4、静叶片
隔板用于固定静叶片，并将汽缸分成若干个汽室。
5、动叶片
动叶片安装在转子叶轮或转鼓上，接受喷嘴叶栅射出的高速气流，把蒸汽的动能转换成机械能，使转子旋转。
叶片一般由叶型、叶根和叶顶三个部分组成。
叶型是叶片的工作部分，相邻叶片的叶型部分之间构成汽流通道，蒸汽流过时将动能转换成机械能。按叶型部分横截面的变化规律，叶片可以分为等截面直叶片、变截面直叶片、扭叶片、弯扭叶片。
等截面直叶片：断面型线和面积沿叶高是相同的，加工方便，制造成本较低，有利于在部分级实现叶型通用等优点。但是气动性能差，主要用于短叶片。
弯扭叶片：截面型心的连线连续发生扭转，可很好地减小长叶片的叶型损失，具有良好的波动特性及强度，但制造工艺复杂，主要用于长叶片。
叶根是将叶片固定在叶轮或转鼓上的连接部分。它应保证在任何运行条件下的连接牢固，同时力求制造简单、装配方便。
T形叶根：加工装配方便，多用于中长叶片。
菌形叶根：强度高，在大型机上得到广泛应用。
叉形叶根：加工简单，装配方便，强度高，适应性好。
枞树型叶根：叶根承载能力大，强度适应性好，拆装方便，但加工复杂，精度要求高，主要用于载荷较大的叶片。
汽轮机的短叶片和中长叶片通常在叶顶用围带连在一起，构成叶片组。长叶片刚在叶身中部用拉筋连接成组，或者成自由叶片。
围带的作用：增加叶片刚性，改变叶片的自振频率，以避开共振，从而提高了叶片的振动安全性；减小汽流产生的弯应力；可使叶片构成封闭通道，并可装置围带汽封，减小叶片顶部的漏气损失。
拉筋：拉筋的作用是增加叶片的刚性，以改善其振动特性。但是拉筋增加了蒸汽流动损失，同时拉筋还会削弱叶片的强度，因此在满足了叶片振动要求的情况下，应尽量避免采用拉筋，有的长叶片就设计成自由叶片。
6、汽封
转子和静体之间的间隙会导致漏汽，这不仅会降低机组效率，还会影响机组安全运行。为了防止蒸汽泄漏和空气漏入，需要有密封装置，通常称为汽封。
汽封按安装位置的不同，分为通流部分汽封、隔板汽封、轴端汽封。
7、轴承
轴承是汽轮机一个重要的组成部分，分为径向支撑轴承和推力轴承两种类型，它们用来承受转子的全部重力并且确定转子在汽缸中的正确位置。
1、多油楔轴承（三油楔、四油楔）：轻载、耗功大，高速小机。
2、圆轴承：可承重载，瓦温高。
3、椭圆轴承：可承重载。
4、可倾瓦轴承：2、4、5、6瓦块轴承，稳定性好，承载范围大，耗油量较大。
5、推力轴承：1）固定瓦块式：承载能力小，用于小机组。2）可倾瓦块式：①密切尔式：瓦块背面线接触；②金斯伯里式：瓦块背面点接触。

H. 为什么蒸汽动力装置的冷凝器必须设有抽气装置

破真空啊。

I. 蒸汽机动力装置的介绍

蒸汽机动力装置是早期船舶的主动力装置，是机动船舶上最先应用的动力装置。

J. 纽可门的蒸汽机工作原理是怎么样的

在 I7 世纪末 18 世纪初，随着矿产品需求量的增大，矿井越挖越深，许 多矿井都遇到了严重的积水问题。为了解决矿井的排水问题，当时一般靠马 力转动辘轳来排除积水，但一个煤矿需要养几百匹马，这就使排水费用很高 而使煤矿开采失去意义。
发明家们对排水问题思考着解决的办法。英国的塞维里最早发明了蒸汽

泵排水。 塞维里是一位对力学和数学很感兴趣的军事机械工程师，又当过船长，
具有丰富的机械技术知识。1698 年，他发明了把动力装置和排水装置结合在 一起的蒸汽泵。塞维里称之为“蒸汽机”。
塞维里蒸汽泵的工作原理，是利用密闭容器内蒸汽凝结形成的真空，用 大气压力把低水位的水，通过吸人管压人容器，然后再用蒸汽将容器中的水 压向高处排出。
这是一种没有活塞的蒸汽机，虽然燃料消耗很大，也不太经济，但它是 人类历史上第一台实际应用的蒸汽机。这样，蒸汽动力技术基本完成了从实 验科学到应用技术的转变。
1705 年，英国的纽可门设计制成了一种更为实用的蒸汽机。 纽可门生于英国达特马斯的一个工匠家庭，年青时在一家工厂当铁工。
从 1680 年起，他和工匠考利合伙做采矿工具的生意，由于经常出人矿山，非 常熟悉矿井的排水难题，同时发现塞维里蒸汽泵在技术上还很不完善，便决 心对蒸汽机进行革新。
为了研制更好的蒸汽机，纽可门曾向塞维里本人请教，并专程前往伦敦， 拜访著名物理学家胡克，获得厂一些必要的科学实验和科学理论知识。
纽可门认为，塞维里蒸汽泵有两大缺点，一是热效率低，原因是由于蒸
汽冷凝是通过向汽缸内注人冷水实现的，从而消耗了大量的热；二是不能称 为动力机，基本上还是一个水泵，原因在于汽缸里没有活塞，无法将火力转 变为机械力，从而不可能成为带动其他工作机的动力机。
对此，纽可门进行了改进。
针对热效率问题，纽可门没有把水直接在汽缸中加热汽化，而是把汽缸 和锅炉分开，使蒸汽在锅炉中生成后，由管道送人汽缸。这样，一方面由于 锅炉的容积大于汽缸容积，可以输送更多的蒸汽，提高功率；另一方面由于 锅炉和汽缸分开，发动机部分的制造就比较容易。
针对火力的转换，纽可门吸收了巴本蒸汽泵的优点，引人了活塞装置，
使蒸汽压力、大气压力和真空在相互作用下推动活塞作往复式的机械运动。 这种机械运动传递出去，蒸汽泵就能成为蒸汽机。
纽可门通过不断地探索，综合了前人的技术成就，吸收了塞维里蒸汽泵
快速冷凝的优点，吸收了巴本蒸汽泵中活塞装置的长处，设计制成了气压式 蒸汽机。
纽可门蒸汽机，实现了用蒸汽推动活塞做一上一下的直线运动，每分钟
往返 16 次，每往返一次可将 45.5 升水提高到 46.6 米。该机即被用于矿井的 排水。