怎样自己动手做小型蒸汽发电机

所需的材料如下：

(1)内直6 cm，长12 cm的玻璃管一支。

(2)厚约2 mm的压克力板一片。

(3)硅胶管(软的管子即可)。

(4)轴承(培林)两个，内径4 mm。

(5)木板二块，木条若干支。

(6)直径4 mm、2 mm的木杆若干支。

(7)厚纸一片。

制作过程：

甲、汽缸的部份：

将厚纸剪成直径恰略小于玻璃管内径的圆片，此圆片即作为活塞。可想而知，此圆片不可能完全密封玻璃管，但只要大致能与玻璃管内径一致，且可于玻璃管中轻易滑动即可。圆片中心钻一个直径4 mm的小孔。在另一小片木板上钻一直径4 mm的小孔，藉由此小片木板，将圆厚纸活塞与直径4mm木杆制成的连杆(见图3 ) 结合在一起，而且使圆厚纸片垂直木质连杆。

　再用两片木板制作此玻璃管汽缸的支架，其中之一钻一个直径4.5 mm的小孔，并在旁边钻一个直径13 mm的小孔另一片则钻一个直径13 mm的小孔即可，先将纸活塞和木连杆放在玻璃汽缸中，让木连杆从木板支架上4mm直径的孔伸出，再用AB胶，将玻璃管与木材支架密接，于是把纸活塞密封在玻璃管汽缸中。将木板支架用AB胶黏在木板底座上，直径4 mm的连杆从木支架上的孔穿出后，要再立一个直立于底座的小支架，此小支架上端有一个直径约4.5 mm的孔，可容纳连杆的另一端(见图4 ) 。

乙、分流盒的部分：

分流盒的构造如图5所示的透视图，其主要的功能是:利用口形木框的往复移动，改变空气的通道，使空气改变流动的路径，而能往复推动玻璃汽缸中的纸活塞。一共动用五片木板制作分流阀盒子。下方一片，两侧木板之一的上半部钻一个直径13 mm的孔，另一侧木板的下半部则钻三个直径13 mm的孔(此三孔中之左右分别经硅胶管连通玻璃汽缸支架上直径13 mm的小孔)。再用两木板作黏在前后，其中一片木板上钻一个直径4.5 mm的小孔。

图5分流盒的构造。两侧木板之一的上半部钻一个直径13 mm的孔，另一侧木板的下半部则钻三个直径13 mm的孔。前后木板之一钻一个直径4.5 mm的小孔。此盒中要恰好容纳一个口字型的木框在其中滑动。口字型的木框在左方时，气流从右侧孔，经右侧硅胶管，推动活塞，再将空气经左侧硅胶管，经左侧孔，导入分流盒中的口字型的木框，再从中间孔中排出口字型的木框在右方时，过程即相反。

参见图6，此盒中要恰好容纳一个口字型的木框在其中滑动，此口字型木框与另一个直径4mm的连杆连结，此直径4 mm的连杆从盒子前方木板的直径4.5 mm的小孔穿出，穿出之后也由另一根上方钻有直径4.5 mm小孔的直立支架容纳其另一端(参见图7)。此口字型的木框即为分流气阀，口字型的木框在左方时，即可引导气流，从三个直径13 mm的孔之右侧孔，经右侧硅胶管，推动活塞，再将空气经左侧硅胶管，经左侧孔，导入分流盒中的口字型的木框，再从中间孔中排出口字型的木框在右方时，过程即相反。最后此木盒上方用压克力闭封，使人能看到口字形木框作动的情形。

自制蒸汽机

主要是一个汽缸，汽缸运动到右侧末端时，打开右侧进气阀向汽缸右侧冲高压水蒸汽，打开左侧排气阀，高压水蒸汽推动活塞向左运动，运动最左端时，打开左侧进气阀关闭右侧排气阀，向汽缸左侧冲高压水蒸汽，使汽缸活塞向右运动

工具/原料

气缸

阀门

方法/步骤

1

将汽缸活塞的往复运动通过联杆滑块曲轴转化为旋转运动。各阀门的开关也是通过联杆滑块带动滑阀进行的。常见在老式蒸气机车（火车）上，因效率低、烧煤灰大、污染大被淘汰。

2

蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命。直到20世纪初，它仍然是世界上最重要的原动机，后来才逐渐让位于内燃机和汽轮机等

3

16世纪末到17世纪后期，英国的采矿业，特别是煤矿，已发展到相当的规模，单靠人力、畜力已难以满足排除矿井地下水的要求，而现场又有丰富而廉价的煤作为燃料

4

萨弗里的提水机依靠真空的吸力汲水，汲水深度不能超过六米。为了从几十米深的矿井汲水，须将提水机装在矿井深处，用较高的蒸汽压力才能将水压到地面上，这在当时无疑是困难而又危险的。

5

纽科门及其助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机，用以驱动独立的提水泵，被称为纽科门大气式蒸汽机。这种蒸汽机先在英国，后来在欧洲大陆得到迅速推广，它的改型产品直到19世纪初还在制造。

6

1764年，英国的仪器修理工瓦特为格拉斯哥大学修理纽科门蒸汽机模型时，注意到了这一缺点，并于1765年发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机，并于1769年取得了英国的专利

7

初期的瓦特蒸汽机仍用平衡杠杆和拉杆机构来驱动提水泵，为了从凝汽器中抽除凝结水和空气，瓦特装设了抽气泵。他还在汽缸外壁加装夹层，用蒸汽加热汽缸壁，以减少冷凝损失。

但是……

水泵设计的目的就是输送水，因此它叶轮的设计目的，就是为了使水的输送更有效率。现在楼主要反其道而行之，而且工质由水变成高温水蒸气，那么发电的效率如何保证？蒸汽对叶片的冲刷腐蚀如何防止？泵体对于高温蒸汽如何保证绝热？防止水流外泄的盘根、机械密封能否防止蒸汽外泄？做功后的乏汽如何收集……如果我们非要对这个水泵进行重大改造使之能够用蒸汽发电，改造结束大家一看：这不活脱脱的一台汽轮机嘛~~

所以说，水泵的目的就是输送水，它的一切设计都是为了更好地实现这个目的。而汽轮发电机的设计则是为了更好地用蒸汽发电。目的不同，因此设计不同，结构、细节都大不相同。用水泵代替汽轮机发电，理论上可行，但实现起来没有什么意义——不过，在一些特定的场合，水泵和水轮发电机倒的确可以相互转换。比如抽水蓄能发电站，蓄能时使用的水泵和发电时使用的水轮机实际上就是同一套设备。

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关于水泵的工作原理：

工业中常用的水泵有很多种，以常见的离心泵为例：当原动机带动离心泵叶轮旋转时，叶轮中心的水由于离心运动被甩至叶轮外围，使得叶轮外围的水压升高，升压后的水从位于叶轮外围的水泵出水口不断流出；当水被甩至外围后，叶轮中心的水压降低，外界的水就通过位于叶轮中心的进水口不断流入水泵。这样就形成一个连续的流入-升压-流出的过程，从而实现离心泵输送水和升高水压的目的。

关于汽轮机的工作原理：

汽轮机的原理其实和我们小时候玩耍的风车原理一致。以蒸汽轮机为例，高温高压蒸汽通过进气管线进入汽轮机，推动叶片带动转子转动，将蒸汽自身的动能和内能最终转变为机械能。这个机械能可以直接利用，也可以通过发电机转变为电能。而做功后的低温低压乏汽通常通过凝汽器回收。因此，汽轮机就是将蒸汽的能量转变为机械能的工具。

瓦特运用科学理论，逐渐发现了这种蒸汽机的毛病所在，于1765年发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机，并于1769年取得了英国的专利。

从1765年到1790年，他进行了一系列发明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多，最终发明出工业用蒸汽机。

第一个巨大的改善是将气缸与凝结缸通过一个阀门分开。瓦特在伯明翰发明了这个改进。这个改进提高了蒸汽机的效率。

下一个改进是将阀门的操作自动化。初期的瓦特蒸汽机仍用平衡杠杆和拉杆机构来驱动提水泵，为了从凝汽器中抽除凝结水和空气，瓦特装设了抽气泵。他还在汽缸外壁加装夹层，用蒸汽加热汽缸壁，以减少冷凝损失。

蒸汽机分类

按蒸汽在活塞一侧或两侧工作，蒸汽机可分为单作用和双作用式两种；

按汽缸布置方式，可分为立式和卧式；按蒸汽是在一个汽缸中膨胀或依次连续在多个汽缸中膨胀，可分为单胀式和多胀式；按蒸汽在汽缸中的流向，可分为回流式和单流式；

按排汽方式和排汽压力可分为凝汽式、大气式和背压式。

蒸汽把壶盖顶了起来，瓦特从中受到启发，长大后发明了蒸汽机，成为著名的发明家。其实，那只不过是传说而已，瓦特发明蒸汽机并不是他幼时的灵感，而是吸收前人的成果和他个人艰苦努力的结果。1736年，瓦特生于英国造船业发达的格拉斯哥城附近的格里诺克镇。他的祖父和叔叔是机械工人，父亲是造船工人。因为家里穷，瓦特几乎没上过学，但在家庭的影响下，从小就懂得了不少机械制造的知识，培养了制造机械的兴趣。瓦特18岁那年进格拉斯哥城学习手艺，后来又去伦敦专门学习机械制造业。1757年，瓦特到格拉斯格大学当实验员，专门制作和修理教学仪器。大学为瓦特提供了良好的学习与实践的机会。他孜孜不倦地学习，还掌握了德文和意大利文，一有机会就向大学里的教授请教，有时还和他们争论科学技术问题。

1763年，外边送到大学里的一台蒸汽机要瓦特负责修理。瓦特和另外几个人详细地研究起来。

这台蒸汽机是一个名叫纽克曼的苏格兰铁匠发明制造的，这在当时是最先进的蒸汽机了。在纽克曼之前，有许多人都对蒸汽当作动力用于生产怀着很大的兴趣。1688年，法国物理学家德尼斯·帕潘，曾用一个圆筒和活塞制造出第一台简单的蒸汽机。但是，帕潘的发明没有实际运用到工业生产上。十年后，英国人托易斯·塞维利发明了蒸汽抽水机，主要

用于矿井抽水。1705年，纽克曼经过长期研究，综合帕潘和塞维利发明的优点，创造了空气蒸汽机。经过认真研究，瓦特发现纽克曼蒸汽机有许多缺陷，主要是燃料耗费太大，笨拙，应用的范围有限，只能用于矿井抽水和灌溉，瓦特决心造一台比它更好的蒸汽机。一年之后，瓦特自己制造的蒸汽机开始点火了。但水沸腾起来之后，蒸汽机一动不动，水汽从里面冒了出来，屋子里搞得雾气腾腾，原来蒸汽机漏汽，瓦特的第一次试验失败了。

“我一定能成功！”瓦特相信自己的能力。

但是，大学里并不支持他制造蒸汽机。当时，造一台蒸汽机需要几千英镑，而瓦特一年的工资也才不过35英镑，他只好向朋友求助。一个经营铁工厂和煤厂，名叫巴克的朋友为他提供经费，给予他很多帮助。当试验眼看就要成功的时候，巴克却突然破产，瓦特又走投无路了。

“瓦特，我给你带好消息了。”正当瓦特在自己的实验室里一筹莫展的时候，好心的巴克却在四处奔走，想法为瓦特寻找支持者。

“什么好消息，快告诉我。”瓦特兴奋起来，感到事情又有希望了。

“伯明翰有一个铁器制造商，叫马太·波尔敦，他答应为你提供经费。”

“他有什么条件？”

“他将为试制蒸汽机提供一切费用，并且维持你的生活，直到这个事业获利为止。你要用蒸汽机专利权的三分之二，作为对他的补偿。”

“好，我同意了！”

瓦特很快赶到伯明翰，在那里，经过反复实践，终于在1796年制成了有分离冷凝器的单动式蒸汽机。这种蒸汽机比纽克曼的蒸汽机有显著的优点，可节省75％的燃料。瓦特并没满足于已取得的成就，1782年，他又成功地制造了联协式蒸汽机。1784年，瓦特对它进行了改进，为它增加了一种自动调节蒸汽机速率的装置，使它能适用于各种机械的运动。从此之后，纺织业、采矿业、冶金业、造纸业、陶瓷业等工业部门，都先后采用蒸汽机作为动力了。

1807年，美国人富尔把瓦特的蒸汽机装在轮船上，从此，航运中的帆船时代结束了。

1814年，英国人史蒂芬把瓦特的蒸汽机装在火车上，陆路运输的新时代开始了。

19世纪三、四十年代，蒸汽机在欧洲和北美被广泛采用，这就是所谓的“蒸汽时代。”

瓦特逝世于1819年，后人为了纪念他的伟大发明，把发电机和电动机的功率计算单位称为“瓦特”。现代家庭用的电灯、电暖器、电熨斗的功率都称为“瓦”，那是“瓦特”的简称，也是为了纪念他为人类作出的杰出贡献。

其实全世界第一个蒸汽机是苏格兰的铁匠纽克曼发明的，但是，他发明的蒸汽机运作效果并不理想，而且还耗费很多煤，只是一个半成品。所以，人们对他并没有什么印象。之后才有很多人对他的蒸汽机进行了改良。

例如在1965年的时候。英国有一个工程师，叫做赛维利。他根据蒸汽机的原理，制造出来了几个蒸汽泵。然后把蒸汽泵用来去抽水，事实证明还挺好用。于是，人们对蒸汽机的研究就越来越感兴趣，直到瓦特彻底改造出了品质更好的蒸汽机。此后，蒸汽机被用于工厂中，它并不受任何自然因素的约束，能够为工厂带来很多利益。

正是有了蒸汽机，才能让全世界的工业能够得到更好的发展。蒸汽机并不是一个发明家的劳动成果，是很多发明家智慧的聚合，我们要时刻记得感恩这些科学家，正是有了他们的存在，才让我们的生活变得越来越好。也正是有了他们，我们的时代才能够进步，人类的文明才能够延续，所以我们应该感激这些发明家。

1764年，英国的仪器修理工詹姆斯·瓦特于1765年发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机，并于1769年取得了英国的专利。

初期的瓦特蒸汽机仍用平衡杠杆和拉杆机构来驱动提水泵，为了从凝汽器中抽除凝结水和空气，瓦特装设了抽气泵。他还在汽缸外壁加装夹层，用蒸汽加热汽缸壁，以减少冷凝损失。

瓦特的创造性工作使蒸汽机迅速地发展，他使原来只能提水的机械，成为了可以普遍应用的蒸汽机，并使蒸汽机的热效率成倍提高，煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽机的改良者。

扩展资料：

在早期试验中，瓦特独立发现了蒸汽冷凝过程中的潜热（水蒸气变成液态水过程中释放的热量）。后来，根据英国化学家布莱克的潜热学说，瓦特又重新做起相关的实验。在这些实验中，他多次用到了水壶和其他一些家用器具，甚至包括平底锅。

这些实验帮助他找到了纽克曼气压机耗能大的原因：纽克曼的机器需要将冷水灌入汽缸中，冷凝其中的水蒸气。但在蒸汽冷凝过程中，汽缸本身也被降温了。这就需要更多燃料来反复加热汽缸，造成巨大的能耗。

瓦特在回忆录中写道：“要制造出完美的蒸汽发动机，就要保持汽缸和蒸汽的温度始终一致。但为了充分发挥其威力，蒸汽的温度需要降到100摄氏度之下。”于是，瓦特产生了将冷凝过程分离出来的想法。

1765年，瓦特发明了分离式冷凝器，这一改良在蒸汽机的发展中起到了关键作用。他设计改良的蒸汽驱动机产煤的动力是纽特曼气压机的4倍，而且能在各种矿井中使用。

同时，他的蒸汽驱动机进一步提高了钢铁产量，从而降低钢铁价格。到1830年，英国的煤产量占世界的4/5，而铁产量远超世界上其他国家的铁产总量。这从根本上改变了工业规模，使得工厂代替传统的手工业，英国也由此快速走上了现代工业化的道路。

参考资料来源：百度百科-蒸汽机