300年前的蒸汽机在今天还有什么用

1712年“火力水泵”
革新工业面貌

有了纽科门的蒸汽抽水泵，英国的矿区不但免于灭顶之灾，而且重新焕发生机，叩响了工业化的大门。

天空中笼罩着白烟，
“嘭”“嘭”——远处传来沉重的撞击声，仿佛一颗机械心脏在不停地跳动。

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托马斯?纽科门的原型机利用大气压力推动机械泵运转，用于抽取煤矿中的渗水，很快取代了畜力驱动的抽水机。
沉重的木质连杆不断地从一端摆向另一端，在此作用下，一个长21英寸（53厘米）的活塞每分钟往复运动12次。
每次运动就是一个吸气冲程，能从45米深的地方抽取40升以上的水。托马斯?纽科门（Thomas Newcomen）和自己的助手约翰?卡利（John Calley）得亲自上阵转动阀门，从而不断交替注入蒸汽和冷水。
纽科门心花怒放，因为这台刚刚安装在英国斯塔福德郡达德利城堡附近康尼格力煤矿的蒸汽泵使得1712年成为他的胜利之年。每抽出一加仑渗水，英国的力量就相应有所增强，因为这些煤矿、锡矿和铜矿中的宝物就是它的力量源泉。
纽科门，这位来自德文郡的朴实铁匠，曾一度奔波于各大矿区推销自己的金属制品，他亲眼目睹渗水事故给矿坑造成的巨大灾难。而当时只有靠马拉的抽水泵，光抽水成本就占了开矿成本的一半。如何才能提高生产效率？

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正是受到这位英国铁匠——托马斯?纽科门设计的装有连杆的蒸汽机的启发，蒸汽机才不断发展起来。
此前14年，英国人托马斯?塞维利（Thomas Savery）在康瓦尔安装的一台“火力水泵”让纽科门和其他发明爱好者大受启发。这个设备的物理原理非常简单，它巧妙地利用了半个世纪前才发现的大气压力和真空的吸力。
这个“火力水泵”把水蒸气集中喷射到一个封闭容器中，随即注入冷水进行冷却。蒸汽遇冷收缩，产生真空，并把水抽上来。如此“神器”，其专利权自然由托马斯?塞维利本人专享。
但是大家很快就感到失望了，因为“火力水泵”抽水的功率太小，和矿坑内积水的深度相比，水泵的吸力只是杯水车薪。于是，纽科门把自己关进作坊里不断地做试验，对设备的整体结构进行了重新设计。

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畜力驱动的抽水机。
两年后，他造出了一个冷却蒸汽的中间气缸，往气缸内注入热蒸汽，冷却后产生的真空吸力不用于直接抽水，而是驱动一个活塞做上下往复的运动，从而带动机械泵抽水。
这个构想，海峡对岸法兰西土地上一位叫德尼?帕平（Denis Papin）的人早就想到了，只不过他一直没能造出一台适用于工业生产的原型机。因为在帕平设计的机器中，每一个活塞冲程结束后，都要等气缸冷却下来才能重新启动，这显然太慢了。
然而，从那时起，对英国这片热土而言，时间越来越金贵。纽科门设计了喷注冷水这一步骤，迫使气缸快速冷却，因而加快了运行节奏。在今天看来，毫无疑问，他的设计思路是非常超前的。结果令矿主目瞪口呆，一天之内，这台机器抽出的水是畜力抽水泵的4倍，成本却相当。于是，矿主爽快地接受了1500里弗尔的开价……

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大块的煤为“火力水泵”提供了能量：燃烧释放的热能把液态水转变成水蒸气。
此外，还有十来位研究者对这种改进版的“火力水泵”表示出强烈的兴趣。尤其是苏格兰工程师詹姆斯?瓦特（James Watt），50年后，他利用蒸汽产生的压力直接驱动活塞，为英国的工业装备了令人生畏的万能发动机。工业革命步伐从此随着喷薄的蒸汽而一日千里。
能率从蒸汽中
获取更多的能量

【300年前的蒸汽机在今天还有什么用】直到今天，蒸汽仍然是能率最高的电能来源。而它所面临的挑战仍旧是3个世纪前的那个话题：最大限度地利用蒸汽的能量。如何操作？我们分5步来了解一下这个“高科技”发电站的运作流程。