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蒸气16世纪末到17世纪后期，英国的採矿业，特别是煤矿，已发展到相当的规模，单靠人力、畜力已难以满足排除矿井地下水的要求，而现场又有丰富而廉价的煤作为燃料 。现实的需要促使许多人，如英国的帕潘、萨弗里、纽科门等就致力于“以火力提水”的探索和试验 。萨弗里製成的世界上第一台实用的蒸汽提水机，在1698年取得标名为“矿工之友”的英国专利 。他将一个蛋形容器先充满蒸汽，然后关闭进汽阀，在容器外喷淋冷水使容器内蒸汽冷凝而形成真空 。打开进水阀，矿井底的水受大气压力作用经进水管吸入容器中；关闭进水阀，重开进汽阀，靠蒸汽压力将容器中的水经排水阀压出 。待容器中的水被排空而充满蒸汽时，关闭进汽阀和排水阀，重新喷水使蒸汽冷凝 。如此反覆循环，用两个蛋形容器交替工作，可连续排水 。萨弗里的提水机依靠真空的吸力汲水，汲水深度不能超过六米 。为了从几十米深的矿井汲水，须将提水机装在矿井深处，用较高的蒸汽压力才能将水压到地面上，这在当时无疑是困难而又危险的 。纽科门及其助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机，用以驱动独立的提水泵，被称为纽科门大气式蒸汽机 。这种蒸汽机先在英国，后来在欧洲大陆得到迅速推广，它的改型产品直到19世纪初还在製造 。纽科门大气式蒸汽机的热效率很低，这主要是由于蒸汽进入汽缸时，在刚被水冷却过的汽缸壁上冷凝而损失掉大量热量，只在煤价低廉的产煤区才得到推广 。1764年，英国的仪器修理工瓦特为格拉斯哥大学修理纽科门蒸汽机模型时，注意到了这一缺点，并于1765年发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机，并于1769年取得了英国的专利 。初期的瓦特蒸汽机仍用平衡槓桿和拉桿机构来驱动提水泵，为了从凝汽器中抽除凝结水和空气，瓦特装设了抽气泵 。他还在汽缸外壁加装夹层，用蒸汽加热汽缸壁，以减少冷凝损失 。1782年前后，瓦特将机器进一步改进，完成了两项重要发明：在活寒工作行程的中途，关闭进汽阀，使蒸汽膨胀作功以提高热效率；使蒸汽在活塞两面都作功(双作用式)，以提高输出功率 。这时的活塞既要向下拉动槓桿又要向上推动槓桿，扇形平衡槓桿和拉链已不再适用，瓦特使发明了平行四边形机构 。瓦特还于18世纪末将曲柄连桿机构用在蒸汽机上 。瓦特的创造性工作使蒸汽机迅速地发展，他使原来只能提水的机械，成为了可以普遍套用的蒸汽机，并使蒸汽机的热效率成倍提高，煤耗大大下降 。因此瓦特是蒸汽机最主要的发明人 。自18世纪晚期起，蒸汽机不仅在採矿业中得到广泛套用，在冶炼、纺织、机器製造等行业中也都获得迅速推广 。它使英国的纺织品产量在20多年内(从1766年到1789年)增长了5倍，为市场提供了大量消费商品，加速了资金的积累，并对运输业提出了迫切要求 。在船舶上採用蒸汽机作为推进动力的实验始于1776年,经过不断改进，至1807年，美国的富尔顿製成了第一艘实用的明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙脱”号 。此后，蒸汽机在船舶上作为推进动力历百余年之久 。
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蒸气 1801年，英国的特里维西克提出了可移动的蒸汽机的概念，1803年，这种利用轨道的可移动蒸汽机首先在煤矿区出现，这就是机车的雏型 。英国的史蒂芬森将机车不断改进，于1829年创造了“火箭”号蒸汽机车，该机车拖带一节载有30位乘客的车厢，时速达46公里/时，引起了各国的重视，开创了铁路时代 。19世纪末，随着电力套用的兴起，蒸汽机曾一度作为电站中的主要动力机械 。1900年，美国纽约曾有单机功率达五兆瓦的蒸汽机电站 。蒸汽机的发展在20世纪初达到了顶峰 。它具有恆扭矩、可变速、可逆转、运行可靠、製造和维修方便等优点，因此曾被广泛用于电站、工厂、机车和船舶等各个领域中，特别在军舰上成了当时唯一的原动机 。蒸汽机的结构蒸汽机按蒸汽在活塞一侧或两侧工作，可分为单作用和双作用式；按汽缸布置方式，可分为立和卧式；按蒸汽是在一个汽缸中膨胀或依次连续在多个汽缸中膨胀，可分为单胀式和多胀式；按蒸汽在汽缸中的流向，可分为回流式和单流式；按排汽方式和排汽压力可分为凝汽式、大气式和背压式 。简单蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连桿机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成，汽缸和底座是静止部分 。从锅炉来的新蒸汽，经主汽阀和节流阀进入滑阀室，受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧，推动活塞运动 。