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蒸汽轮机、燃气轮机、柴油机都属于热机,热机的理论效率是卡诺循环决定的,效率跟工质的高温温度和低温温度决定,工质温度越高,效率越高,工质的环境温度越低,效率越高。在这三种热机当中,工质温度最高的是燃气轮机,工质温度最低是蒸汽轮机,环境温度大家都是差不多的,因此,效率最高的是燃气轮机,效率最低的是蒸汽轮机,柴油机居中。这三种热机各有优点,蒸汽轮机的功率可以做得很大,可以超过1000MW,它的优点就是技术非常成熟,安定性可以做得很好,机械寿命也很长,能适应于多种燃料,缺点就是效率不高。燃气轮机由于燃气是直接的工质,过程相对简单,因此功率密度可以做得很高,很适合做航空发动机,缺点是功率调整性能不好,造价昂贵。柴油机功率范围跨度非常大,能适应于多种用途,在三种发动机中使用最为广泛,效率很高,功率调整方便快捷,造价相对很便宜,缺点相对较少。
蒸汽机的工作原理是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽锅炉中的水沸腾为蒸汽,蒸汽被送到汽缸,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,蒸汽机直接将活塞的上下运动转化为船轴的旋转运动。
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。现代蒸汽机的最大的优点是它几乎可以利用所有的燃料将热能转化为机械能。
蒸汽机的优点
现代蒸汽机的最大的优点是它几乎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。蒸汽不一定需要通过燃烧来产生,比如使用太阳能聚热器也可以产生蒸汽推动蒸汽机。另一种有类似优点的小巧的外燃机是斯特林发动机。其缺点是它在许多情况下难以运行。
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