当代机械类和动力工程类名人科学家 要详细资料
瓦特的贡献和他发明的定律;
瓦特 (1736-1819)
瓦特是世界公认的蒸汽机发明家。没发现什么定律!
他的创造精神、超人的才能和不懈的钻研为后人留下了宝贵的精神和物质财富。瓦特改进、发明的蒸汽机是对近代科学和生产的巨大贡献,具有划时代的意义,它导致了第一次工业技术革命的兴起,极大的推进了社会生产力的发展。
1736年,瓦特出生在英国苏格兰格拉斯哥市附近的一个小镇格里诺克,他的父亲是一个经验丰富的木匠,祖父和叔父都是机械工匠。少年时代的瓦特,由于家境贫苦和体弱多病,没有受过完整的正规教育。他曾经就读于格里诺克的文法学校,数学成绩特别优秀,但没有毕业就退学了。但是,他在父母的教导下,一直坚持自学,很早就对物理和数学产生了兴趣。瓦特从六岁开始学习几何学,到十五岁时就学完了《物理学原理》等书籍。他常常自己动手修理和制作起重机、滑车和一些航海器械。1753年,瓦特到格拉斯哥市当徒工。由于收入过低不能维持生活,第二年他又到伦敦的一家仪表修理厂当徒工。凭借着自己的勤奋好学,他很快学会了制造那些难度较高的仪器。但是繁重的劳动和艰苦的生活损害了他的健康,一年后,他不得不回家休养。一年的学徒生活使他饱尝辛酸,也使他练就了精湛的手艺,培养了他坚韧的个性。
1756年,当他的身体稍有好转,瓦特再次踏上了坎坷的道路来到格拉斯哥市。他想当一名修造仪器的工人,但是因为他的手艺没有满师,当时的行会不允许。幸运的是,瓦特的才能引起了格拉斯哥大学教授台克的重视。在他的介绍下,瓦特进入格拉斯哥大学当了教学仪器的工人。这所学校拥有当时较为完善的仪器设备,这使瓦特在修理仪器时认识了先进的技术,开阔了眼界。这时,他对以蒸汽作动力的机械产生了浓厚的兴趣,开始收集有关资料,还为此学会了意大利文和德文。在大学里,他认识了化学家约瑟夫·布莱克和约翰·鲁宾逊等。瓦特从他们那里学到了很多科学理论知识。1764年,瓦特与表妹玛格丽特·米勒结了婚。
1764年,学校请瓦特修理一台纽可门式蒸汽机,在修理的过程中,瓦特熟悉了蒸汽机的构造和原理,并且发现了这种蒸汽机的两大缺点:活塞动作不连续而且慢;蒸汽利用率低,浪费原料。以后,瓦特开始思考改进的办法。直到1765年的春天,在一次散步时,瓦特想到,既然纽可门蒸汽机的热效率低是蒸汽在缸内冷凝造成的,那么为什么不能让蒸汽在缸外冷凝呢?瓦特产生了采用分离冷凝器的最初设想。
在产生这种设想以后,瓦特在同年设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机。按照设计,冷凝器与汽缸之间有一个调节阀门相连,使他们既能连通又能分开。这样,既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器,又可以使汽缸内产生同样的真空,避免了汽缸在一冷一热过程中热量的消耗,据瓦特理论计算,这种新的蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的三倍。从理论上说,瓦特的这种带有分离器冷凝器的蒸汽机显然优于纽可门蒸汽机,但是,要把理论上的东西变为实际上的东西,把图纸上的蒸汽机变为实在的蒸汽机,还要走很长的路。瓦特辛辛苦苦造出了几台蒸汽机,但效果反而不如纽可门蒸汽机,甚至四处漏气,无法开动。尽管耗资巨大的试验使他债台高筑,但他没有在困难面前怯步,继续进行试验。当布莱克知道瓦特的奋斗目标和困难处境时,他把瓦特介绍给了自己一个十分富有的朋友--化工技师罗巴克。当时罗巴克是一个十分富有的企业家,他在苏格兰的卡隆开办了第一座规模较大的炼铁厂。虽然当时罗巴克已近50岁,但对科学技术的新发明仍然倾注着极大的热情。他对当时只有三十来岁的瓦特的新装置很是赞许,当即与瓦特签订合同,赞助瓦特进行新式蒸汽机的试制。
从1766年开始,在三年多的时间里,瓦特克服了在材料和工艺等各方面的困难,终于在1769年制出了第一台样机。同年,瓦特因发明冷凝器而获得他在革新纽可门蒸汽机的过程中的第一项专利。第一台带有冷凝器的蒸汽机虽然试制成功了,但它同纽可门蒸汽机相比,除了热效率有显著提高外,在作为动力机来带动其他工作机的性能方面仍未取得实质性进展。就是说,瓦特的这种蒸汽机还是无法作为真正的动力机。
由于瓦特的这种蒸汽机仍不够理想,销路并不广。当瓦特继续进行探索时,罗巴克本人已濒于破产,他又把瓦特介绍给了自己的朋友、工程师兼企业家博尔顿,以便瓦特能得到赞助继续进行他的研制工作。博尔顿当时经四十多岁,是位能干的工程师和企业家。他对瓦特的创新精神表示赞赏,并愿意赞助瓦特。博尔顿经常参加社会活动,他是当时伯明翰地区著名的科学社团“圆月学社”的主要成员之一。参加这个学社的大多都是本地的一些科学家、工程师、学者以及科学爱好者。经博尔顿的介绍,瓦特也参加了圆月学社。在圆月学社活动期间,由于与化学家普列斯特列等交往,瓦特对当时人们关注的气体化学与热化学有了更多的了解,为他后来参加水的化学成分的争论奠定了基础。更重要的是,圆月学社的活动使瓦特进一步增长了科学见识,活跃了科学思想。
瓦特自与博尔顿合作之后即在资金、设备、材料等方面得到大力支持。瓦特又生产了两台带分离冷凝器的蒸汽机,由于没有显著的改进,这两台蒸汽机并没有得到社会的关注。这两台蒸汽机耗资巨大,使博尔顿也濒临破产,但他仍然给瓦特以慷慨的赞助。在他的支持下,瓦特以百折不挠的毅力继续研究。自1769年试制出带有分离冷凝器的蒸汽机样机之后,瓦特就已看出热效率低已不是他的蒸汽机的主要弊病,而活塞只能作往返的直线运动才是它的根本局限。1781年,瓦特仍然在参加圆月学社的活动,也许在聚会中会员们提到天文学家赫舍尔在当年发现的天王星以及由此引出的行星绕日的圆周运动启发了他,也许是钟表中的齿轮的圆周运动启发了他。他想到了把活塞往返的直线运动变为旋转的圆周运动就可以使动力传给任何工作机。同年,他研制出了一套被称为“太阳和行星”的齿轮联动装置,终于把活塞的往返的直线运动转变为齿轮的旋转运动。为了使轮轴的旋轴增加惯性,从而使圆周运动更加均匀,瓦特还在轮轴上加装了一个火飞轮。由于对传统机构的这一重大革新,瓦特的这种蒸汽机才真正成为了能带动一切工作及的动力机。1781年底,瓦特以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得第二个专利。
由于这种蒸汽机加上了轮轴和飞轮,这时的蒸汽机在把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动时,多消耗了不少能量。这样,蒸汽机的效率不是很高,动力不是很大。为了进一步提高蒸汽机的效率,增大蒸汽机的效率,瓦特在发明齿轮联动装置之后,对汽缸本身进行了研究,他发现,他虽然把纽可门蒸汽机的内部冷凝变成了外部冷凝,使蒸汽机的热效率有了显著提高,但他的蒸汽机中蒸汽推动活塞的冲程工艺与纽可门蒸汽机没有不同。两者的蒸汽都是单项运动,从一端进入、另一端出来。他想,如果让蒸汽能够从两端进入和排出,就可以让蒸汽即能推动活塞向上运动又能推动活塞向下运动。那末,他的效率就可以提高一倍。1782年,瓦特根据这一设想,试制出了一种带有双向装置的新汽缸。由此瓦特获得了他的第三项专利。把原来的单项汽缸装置改装成双向汽缸,并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽变为高压蒸汽,这是瓦特在改进纽可门蒸汽机的过程中的第三次飞跃。通过这三次技术飞跃,纽可门蒸汽机完全演变为了瓦特蒸汽机。
从最初接触蒸汽技术到瓦特蒸汽机研制成功,瓦特走过了二十多年的艰难历程。瓦特虽然多次受挫、屡遭失败,但他仍然坚持不懈、百折不回,终于完成了对纽可门蒸汽机的三次革新。使蒸汽机得到了更广泛的应用,成为改造世界的动力。
1784年,瓦特以带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的高压蒸汽机的综合组装取得了他在革新纽可门蒸汽机过程中的第四项专利。1788年,瓦特发明了离心调速器和节气阀;1790年,他又发明了汽缸示工器,至此瓦特完成了蒸汽机发明的全过程。
1785年,瓦特被当选为英国皇家学会会员。1814年,他被法国科学家学会接纳为外国会员。
1790年以后,优厚的专利税使瓦特成为一个很有钱的名人。1819年8月5日,瓦特在希思菲尔德郡的家里去世,遗体埋葬在汉德沃尔斯郊区的教堂里。
瓦特生活在十八、十九世纪的英国,所以在他的身上不可避免的带有时代和阶级的局限。他曾经阻挠双筒蒸汽机和高压蒸汽机的发明和推广,还嘲笑别人用蒸汽机来驱动车辆的努力。
瓦特为蒸汽机的推广使用做出了不可磨灭的重要贡献、有力的推动了社会的前进。恩格斯在《自然辨证法》中这样写道:“蒸汽机是第一个真正国际性的发明……瓦特个它加上了一个分离的冷凝器,这就使蒸汽机在原则上达到了现在的水平。”后人为了纪念这位伟大的发明家,把功率的单位定为“瓦特”。
1769年,瓦特在大量试验的基础上,经过了无数次失败,终于制成了一台单动式蒸汽机,并且获得了第一台蒸汽机的专利权。
1757年瓦特到格拉斯哥大学当教学仪器修理工。那里既有完备的实验设施和各种仪器,又有许多著名学者和专家,这些都给瓦特提供了极其有利的条件。学校还专门为他创办了实验车间。1769年,瓦特在大量试验的基础上,经过了无数次失败,终于制成了一台单动式蒸汽机,并且获得了第一台蒸汽机的专利权。1782年瓦特又研制成功一种新式双向蒸汽机,并且可以广泛地应用在各种机器上;1788年,英国政府正式授予瓦特制造蒸汽机的专利证书;从1775年到1800年,瓦特和波尔顿合办的苏霍工厂,就制造出183台蒸汽机,全用于纺织业、冶金业和采矿业,到了19世纪30年代,蒸汽机推向了全世界,从此人类社会进入了“蒸汽时代”。造福于人类的发明家——瓦特永远被后人敬仰
王补宣院士是我国著名工程热物理学家,所以他的主要贡献就在于这方面的研究上。具体成就有:他是我国工程热物理学科的卓越开拓者,中国工程热物理学会、中国可再生能源学会等创始人之一。创立了高速流动膜沸腾传热理论,深化了多孔介质热湿迁移理论与应用技术,为我国工程热物理学科的发展作出了基础性和开创性的贡献。
他的一生曾获得众多荣誉和奖励,包括1986年世界能源协会授予的“能源为人类服务”大奖、1989年国家自然科学三等奖、1998年何梁何利科学与进步奖、2016年中国传热传质首位终身成就奖等。
除此之外,他现任中国科学院院士、清华大学能源与动力工程系教授。但是在新中国高等教育事业和工业发展探索前行的过程中,王补宣院士却一直奋斗在前线,哪里需要他他就出现在哪里,从北大回到清华,从动力机械系到化工系、电力工程系再到后来组建的热能工程系,几十年时间里王补宣院士还跟工程数学力学系、电机系、环境系、材料系甚至土木系等院系都有过密切的工作联系。他为中国培养出了一大批优秀学子。
王补宣院士的一生都奉献给了科学,是一位具有工匠精神值得大家敬佩的前辈。他的逝去是全中国的损失。但大师远去,荣光犹存。我们会永远铭记他的贡献。
在四届人大的政府工作报告中,周恩来总理提出到二十世纪末要把我国建设成为农业、工业、国防和科学技术现代化的社会主义国家。但直到文革动乱结束后的1978年12月十一届三中全会上,党的工作重点转移到经济建设上来以后,四个现代化的建设才开始进行。这时,中央把实现四个现代化的具体目标确定为从1981年到2000年的二十年里,在不断提高经济效益的前提下,使全国工农业生产总值翻两番,达到人均800~1000美元。但是,就当时我国的单位产值能耗水平、能源生产和消费总量、能源的资源贮存量等方面来看,到2000年不可能提供总量高达24亿吨标准煤(ton coal equivalent, tce. 29.31GJ)的能源供给,而预计最多仅能生产出一半即12亿吨标准煤的能源。只能翻一番的能源需要支持产值翻两番,看起来形势相当严峻。在以吴仲华等为代表的能源科学界科技工作者的建议下,党中央提出了“开发与节约并重,近期以节约为主”的能源政策,掀起了一场节能降耗的浪潮,并取得了瞩目的成就。
同时,能源科学的教育工作也引起了能源领域老一辈科技工作者的重视,他们认为实现“开发与节约并重,近期以节约为主”的能源政策目标,必须培养一大批掌握扎实深厚理论基础的人才队伍。在1978年全国科技大会前后,吴仲华、史绍熙、王补宣等几位京津地区的学部委员,能源动力领域数一数二的领军人物,经过多次研究讨论,确定了目前这种研究生培养方面的动力工程及工程热物理学科的格局,并筹备在天津大学、重庆大学、南京工学院、华中工学院建立工程热物理本科专业,建立了师资、教材、实验基地等协作与建设机制。在当时的历史条件和经济人事制度条件下,这是快速培养各层次适用人才的最好办法。实际上,工程热物理专业本科生的理论基础和研究能力达到了准研究生的水平,为后来各单位迅速提高学术水平奠定了人才基础。但这批学生也存在工科基础训练不足的缺点,为以后的工程实际工作造成了一定的困难。进入社会主义市场经济时代以后,这种格局的划分就不合理了。工程热物理学科与其他几个二级学科的分割不再清晰,其它各个二级学科之间的界限也相当模糊。
工程热物理学科与其他学科的交叉是如此紧密,我们根本无法把它们分离出来。在实际工作中,没有任何一个从事与热沾边的工作的科技工作者不使用工程热物理理论,不研究工程热物理的问题,从事工程热物理理论研究的人们也决不可能完全脱离工程背景——从而必须介入热能工程、动力机械及工程、流体机械及工程、制冷及低温工程和/或化工过程机械等等其他学科,甚至不只介入几个。建筑环境与设备工程、农业建筑环境与能源工程、飞行器动力工程、环境工程、核技术与核工程、特种能源工程与烟火技术、消防工程等学科的理论基础显然也是工程热物理,化学工程、石油化工等等学科还要使用工程热物理的理论方法,就连冶金学科发展到现在,也在使用工程热物理提供的理论和方法——运用流体力学、传热学、传质学的基本方程和解决方法来研究、掌握和控制冶金过程。
能源动力类专业包括能源与动力工程、能源与环境系统工程、新能源科学与工程、储能科学与工程。现在大家谈论比较多的就是能源与动力工程这个专业了,做为传统工科,就业率还是很高的,只不过与现在热门的行业相比较之下,很多人都不想从事这个行业,尤其是热能这个方向。
能源与动力工程专业其就业大方向主要包括三个:热能方向、动力方向、制冷方向,每个方向也可以分出不同的行业。
热能方向:火电厂、核电厂、冶金等
电厂热能属于电力行业,毕业生就业也多偏向国企,如行业中著名的“五大四小”、“两大电网”等。一般应届毕业生进入电厂后都是从事运行岗位,职业发展路线是从巡检→副控→主控→值长,再晋升就是运行部副部长和部长,属于电厂中层。运行工作比较特殊,需要轮班和倒班,比较辛苦。很多毕业生选择考电网,电网工作没有发电类的辛苦,但考电网难度较高,大多也只要电气工程及其自动化专业。
动力方向:内燃机,涡轮机等。
船舶动力(涡轮机)是船舶制造行业。著名的船舶集团有大连船舶重工集团、上海外高桥、上海沪东、上海江南造船、中远船务、葫芦岛造船厂、STX造船、川崎造船、三星造船等造船厂及其设计院。
汽车火车动力(内燃机)是汽车机车行业。著名的公司有一汽、江淮汽车、吉利、奇瑞、BYD等。
制冷方向:空调、压缩机、制冷设备等。
压缩机、空调等属于家用、商用电器业。著名的公司有海尔、三星、西门子等。
总的来说,能源与动力工程专业毕业后去向最多的行业是发电、输电业、汽车制造业、发动机、涡轮机与动力传输设备制造业;岗位是电厂操作员、发电站变电站和中继站的电子和电气修理技术员、暖通技术员。如果考研做研发类的岗位,211及以上研究生会有机会去不错的设计院。最后,如果想要从事电力行业,最好还是进国企大型企业,福利待遇等更有保障。想要进国企,对于应届生来说,秋招就是个非常好的时机。建议电气工程及其自动化、能源与动力工程、机电一体化、电力系统及其自动化、新能源等专业的同学们,关注一下这篇文章,80+国企名企校招信息汇总,秋招春招捡漏拿offer。
能源与动力工程专业就业前景较好。毕业生能够在现代电力企业、研究设计单位、新能源设备制造企业等相关单位从事系统设计、规划、运行维护以及技术管理等工作。
一、就业方向:根据专业方向不同,毕业生可在大型企业、相关公司以及相关的研究所、设计院、高等院校和管理部门从事热能工程、动力工程、制冷工程方面的研究与设计、产品开发、制造、试验、管理、教学等工作。
主要就业方向为发电厂、内燃机厂、汽车制造厂、物流调控、锅炉厂、大型机械厂、造船厂、空调厂、制冷设备厂、暖通工
二、就业情况:能源与动力工程专业毕业生就业不存在问题,学生毕业后可到相关的国家机关、科研院所、流体机械制造企业以及水电行业、航空航天部门、水利部门及与流体工程设计相关的其他单位从事生产、教学、科研、销售、管理等工作。
三、可从事岗位:专家学者、光伏系统工程师、制冷工程师、太阳能工程师、小风电利用工、微水电利用工程、水电工程师、油藏工程师、润滑油工程师、石油地质开发工程师、石油天然气技术人员、科技服务人员、科研人员、风力发电工程师。