简易蒸汽机制作方法.doc

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1、简易蒸汽机制作方法　　许多人都认为詹姆士、瓦特（JamesWatt）发明了蒸汽机，但这不是事实。蒸汽机不是瓦特发明的，然而瓦特在改良蒸汽机的过程中，确曾作出最重要的贡献。　　近代比较像样的蒸汽机，可以从17世纪晚期汤姆士、塞维利（ThomasSavery）设计的蒸汽机谈起。起初的这具蒸汽机，利用封闭容器中的水蒸汽，将煤矿中的积水排出，接着冷却该封闭容器，在容器中形成低压状态，以便再度使矿坑中的积水进入该容器中，重复这样的过程就能发挥抽水的功能。　　1712年汤姆士、纽科门（ThomasNewcomen）改进了塞维利的设计，利用压力较大的蒸汽推动汽缸中的活塞，接着冷却汽缸，形成低压

2、的状态而推回活塞，这活塞再经过连杆拉动抽水装置，可以抽出更深的矿井积水。　　纽科门蒸汽机可以说得上是瓦特蒸汽机的前身。1763年瓦特在格拉斯古大学（GlasgowUniversity）修理纽科门蒸汽机，发现了纽科门蒸汽机有许多缺点。瓦特首先将冷却蒸汽的过程改放在另外的冷凝器中进行，大大提高了使用热能的效率，并在往后三十年间持续改良蒸汽机，发展出有曲柄、飞轮的往复式蒸汽机。　　　　往复式蒸汽机构造精巧，运转时各部零件一起连动，力与美的结合相当引人入胜。在课堂上演示一具主要活动零件（包括活塞、气阀等）均可透视的透明蒸汽机（见图1），一定可以调动学生学习的兴趣。这具蒸汽机的汽缸是玻璃制

3、的，活塞则用厚纸板制成，分流盒的部分构造则以透明压克力包覆，务求内部构造一目了然（见图2），凸显和协律动之美。为了安全和维修方便起见，这具蒸汽机不用蒸汽推动，而改用空气推动。在这具透明蒸汽机的蒸汽出口处接上吸尘器，则大气从进口灌入蒸汽机中，就像水蒸汽灌入蒸汽机一样，也能驱动这具用不同材料拼凑起来的蒸汽机快速运转。（如果实验室中有吹气机，例如：气垫轨要用的吹气机，在这具透明蒸汽机的蒸汽进口处直接接上吹气机，也能驱动这具蒸汽机运转。）　　　　所需的材料如下：　　（1）内直6cm，长12cm的玻璃管一支。　　（2）厚约2mm的压克力板一片。　　（3）硅胶管（软的管子即可）。　　（4）轴

4、承（培林）两个，内径4mm。　　（5）木板二块，木条若干支。　　（6）直径4mm、2mm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4mm的小孔。在另一小片木板上钻一直径4mm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4.5mm的小孔，并在旁边钻一个直径

5、13mm的小孔;另一片则钻一个直径13mm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4mm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4.5mm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

6、木板之一的上半部钻一个直径13mm的孔，另一侧木板的下半部则钻三个直径13mm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13mm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4.5mm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13mm的孔，另一侧木板的下半部则钻三个直径13mm的孔。前后木板之一钻一个直径4.5mm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。　

7、　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4mm的连杆从盒子前方木板的直径4.5mm的小孔穿出，穿出之后也由另一根上方钻有直径4.5mm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13mm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