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动力机械 |
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| 动力机械 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 20:43:25  |
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动力机械是将自然界中的能量转换为机械能而作功的机械装置。
早在公元一世纪，亚历山大的希罗已论述了用水力、风力和热空气推动的机械。后来人们开始在生活和生产活动中运用利用风能和水能的风帆、风车、水车水磨等。
18世纪末蒸汽机的问世，开拓了化学能的利用，大大地提高了劳动生产率，导致了工业革命。19世纪末，内燃机的发明和应用为汽车、机车、船舶提供了动力，并导致飞机的发明，使人类交通运输业的面貌发生了巨大的变革，更促进了机械制造业的巨大发展。
19世纪末至20世纪初，随着汽轮机、燃气轮机、喷气式发动机、火箭发动机的发明，交通工具的速度大大提高，人们的交往更加方便，人类活动的领域更加开阔，航天事业得以开拓，从而进一步带动和促进了其他科学和工业部门的发展。
动力机械深刻地影响着人类生产力的发展，但是，动力机械的噪声、特别是热力发动机的排放物又给人类造成了日益严重的公害。
动力机械按将自然界中不同能量转变为机械能的方式，可以分为风力机械、水力机械和热力发动机三大类。
风力机械有风帆、风车(风力机)、风磨等。二十世纪出现了直接应用风力的发电装置，但受到自然风区分布的限制，因为一般认为风速大于4米/秒才有利用价值。据估计，地球上蕴有风能约达10吉瓦，已经利用的不及百分之一，故风能大有开发的前景。
水利机械有水车、水磨、水轮机等。20世纪以来，利用水轮机发电的水电站日益增多，因为水电站具有运行费用低、无污染、取用不竭等优点。但是兴建水库、水坝，初始投资较大、建设时间较长，而且对生态平衡、地质力态平衡也有影响。中国水能蕴藏量约为680兆瓦，居世界之首，很有开发和利用的余地。
热力发动机包括蒸汽机、汽轮机、内燃机(汽油机、柴油机、煤气机等)、热气机、燃气轮机、喷气发动机等。在工业、农业、交通、采矿、兵工等部门，内燃机的应用最为广泛。船舶、机车、汽车、物料搬运机械、土方机械、坦克、排灌机械、小型发电装置等无不以内燃机为动力。
汽油机是以汽油为燃料，采用电点火，转速一般在3000～6000转/分，甚至高达每分钟一万转。功率由几百瓦至几百千瓦。在农林方面广泛用作采茶机、割草机、机锄、喷药机、割灌机、机锯等的动力；在交通方面用作摩托车、汽车、小艇的动力。
此外，用于通信和电影放映机的小型发电机组，采矿用凿岩机、建筑用打夯机等无不以小型汽油机作动力。早期的飞机曾以大型汽油机为动力，后已基本上为涡轮机，特别是喷气式发动机所取代。汽油机的排放物对人类环境的污染毒害十分严重。
柴油机是以柴油为燃料，利用压缩热自燃，转速一般在百余转至五、六千转每分钟，功率由几千瓦至数万千瓦。广泛用作汽车、拖拉机、坦克、船舶、军舰、机车、发电机组、物料搬运机械、土方机械等的动力。
二十世纪60年代以来，由于世界性的石油危机，以及柴油机具有较高的热效率，因此应用范围也日益扩大。一些过去采用汽油机的领域，如小轿车、轻型卡车等采用柴油机作为动力的日渐增多。
煤气机是以煤气、天然气和其他可燃气体为燃料，有采用电点火的，也有采用喷入少量柴油压燃引火的。由于气体燃料来源的限制，加上煤气机本身体积大、携带困难等原因，它的应用远不及汽油机、柴油机广泛。煤气机大多应用于固定式动力装置，但也有将气体燃料装囊，或液化装瓶以用于运输车辆的，但因使用不便，未能推广。
蒸汽机是把蒸汽中的热能转化为机械能的热力装置。由于工作效率过低，除在少数国家仍用于机车外，已基本被淘汰。汽轮机是广泛用于大型发电机组和大型船舶的动力装置。
热气机也称斯特林发动机，是以空气、氢和氦等作为工质、按回热闭式热力循环，进行周期性的压缩和膨胀而作功的热力发动机。热气机是外燃机，可以采用多种燃料，同时还具有噪声低、振动小和排污较少等优点，主要缺点是散热器大、密封困难和成本较高。
燃气轮机是以燃料燃烧产生的燃气直接推动涡轮作功的装置。转速可高达数万转每分钟，效率也较高。燃气轮机分为开式循环和闭式循环两种，多用作发电机组船舶、机车和飞机的动力。
喷气发动机是利用燃料燃烧气体排出过程中所产生的反作用力作功的热力发动机，主要用于航空和航天方面。喷气式发动机可以分为两大类，即空气喷气式发动机和火箭喷气式发动机。
从外界吸入空气作为工质，以空气中所含的氧作为氧化剂的喷气发动机称为空气喷气发动机。它又可分为无压气机空气喷气发动机和有压气机空气喷气发动机两种。现代航空上采用最广的燃气轮喷气式发动机就属于后一种。
燃料和氧化剂都由发动机或飞行器本身携带的喷气发动机，称为火箭喷气发动机，或简称火箭发动机。按其所用燃料分固体燃料火箭发动机和液体燃料火箭发动机两种，它们主要用作兵器和航天飞机的动力。
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