热机的发展历史

所谓的热机是一种将热能转化为机械能的机器。在人类近400年的快速发展中，热机发挥了非常重要的作用——被称为第一次工业革命动力源的蒸汽机属于热机的外燃发动机，而汽车中广泛使用的汽油机和柴油机属于热机的内燃发动机。

你一定听过“瓦特和水壶”的故事:瓦特年轻的时候，他看到炉子上水壶里的水在沸腾。蒸汽掀开了水壶的盖子，瓦特受到了启发。当他长大后，他发明了蒸汽机，并成为一名著名的发明家。事实上，这只是一个传说。瓦特发明蒸汽机并不是他年轻时的灵感，而是他吸收了前任的成就和个人努力工作的结果。为了纪念这位伟大的发明家，国际单位制中的功率单位“瓦特”是以瓦特命名的。

在古代，中国南宋初出现的灯笼是世界上较早的热机(涡轮机)的雏形。只是为了玩具。

17世纪，由于采矿业的发展，英国狩猎队在1698年制造了一个从矿井中抽水的蒸汽泵，被称为“矿工之友”。18世纪中叶，受布莱克潜热和比热理论的启发，瓦特在1765年给纽科门蒸汽机增加了一个与汽缸分开的冷凝器，从而避免了汽缸冷却时大量蒸汽的热消耗，大大提高了机器的效率，节省了燃料和时间。1776年，瓦特又制造了两台蒸汽机，热机效率为4%。瓦特改进的蒸汽机被广泛使用。到19世纪初，蒸汽机已经广泛应用于采矿业和纺织业。

1862年，法国工程师德·罗查在国家科学家卡诺对热力学研究的基础上，提出了四冲程内燃机的工作原理:活塞向下运动并供给燃料；活塞向上移动以压缩气体。点火时，气体迅速燃烧和膨胀，活塞向下运动做功；活塞向上移动排出废气。四个冲程循环往复，推动机器连续运转。德·罗夏只有天才提出了四冲程内燃机的理论，而德国发明家奥托把这一理论变成了现实。1876年，他设计并制造了第一台四冲程内燃机(以气体为燃料)。它具有体积小、转速快的优点。后来这种机器经常使用汽油作为燃料，所以也被称为汽油发动机。它常用于汽车、飞机、摩托车和小型农业机械。后来德国柴油机提出了压燃式内燃机的原理，并于1897年成功地制造了一种以柴油为燃料的柴油机。

19世纪末，随着电力工业的发展，*电站迅速崛起。蒸汽轮机因此诞生并发展起来。20世纪初，美国人柯蒂斯(Curtis)制造了具有多级速度的蒸汽涡轮机，这提高了它们的性能，并且一直使用到现在。燃气轮机是后来发展起来的热力发动机。1920年，德国霍尔茨瓦兹制造了第一台实用的燃气轮机。热效率为13%。但是由于许多缺点，它被放弃了。1939年，瑞士制造了一台4兆瓦的燃气涡轮发电机组，效率为18%。同年，一架德国制造的喷气式飞机用一台He-S3B涡轮喷气发动机成功地进行了测试。从此，燃气轮机进入实用阶段，并开始迅速发展。目前，燃气轮机广泛应用于航空领域，包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机等。