第 10 章 第 3 节 热机及其工作原理

出”试管口。上述实验可以用来简单模拟热机产生动力的过程。我们把利用燃料燃烧释放的能量做功的机械叫做热机。

图 10–3–3 为热机工作原理的示意图，热机自高温物体处吸收热量，其中一部分用来对外做功，另一部分流向低温物体。

热机的种类较多，按照燃料燃烧场所的差异，热机可分为外燃机和内燃机两种。

燃料在发动机外的锅炉内燃烧并产生动力的热机叫做外燃机，蒸汽机就是最早的外燃机，它利用燃料加热锅炉中的水产生高压水蒸气，高压水蒸气推动活塞对外做功。由于老式蒸汽机过于笨重、能耗大、效率低，已逐渐被淘汰。

蒸汽轮机与蒸汽机工作模式相似，由大型锅炉产生的高温高压水蒸气直接喷射到汽轮机的叶片上，推动巨型汽轮机转动对外做功。蒸汽轮机被广泛应用于发电厂和大型船舶。

燃料直接在发动机内的气缸中燃烧并产生动力的热机叫做内燃机，现代社会中大部分交通工具的发动机都是内燃机。

内燃机如何工作？

最常见的内燃机是汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料。

如图 10–3–4 所示，汽油机主要由气缸、活塞、火花塞、进气门、排气门、曲轴和连杆组成。

汽油机工作时，活塞在气缸内做往复运动，图 10–3–5 是汽油机工作过程示意图。

做功、排气四个冲程。吸气冲程中只有空气进入气缸。压缩冲程使气缸内的空气温度升高。压缩结束时，气缸内温度超过柴油燃点，此时，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即燃烧起来。做功冲程中气缸内气体的压强、温度急剧增大，从而有力地推动活塞对外做功。

与汽油机相比，柴油机的零件结构强度更高，也更笨重，但柴油机油耗低、功率大，因此多用于载重汽车、坦克、轮船及小型发电机。近年来，随着柴油机技术的进步，传统柴油机的缺点逐步得到改善，目前许多汽车也采用柴油机作为动力装置。