热机效率最高的蒸汽机是什么结构的?

【专家解说】：">涡轮式蒸汽机，其原理是高压蒸汽喷在涡轮叶片上，带动涡轮转动，跟水车的原理差不多，其结构简单紧凑，零件少，效率比往复式蒸汽机高的多.

最早的热机原理是我国的走马灯，走马灯也是涡轮机的萌芽。最初的热机是火药内燃机，由荷兰物理学家惠更斯在1680年提出，这种发动机就是利用火药的爆燃来推动活塞做功的，但是，这种机械只停留在理论上，并没有搞出来。值得中国人(学机械的)注意的是:往复式活塞内燃机的主要机构都是中国最先发明的!比如:缸体---中国最先制造的大炮于1332年铸成，往复活塞、曲柄连杆机构、飞轮等都是我国首创。

火药内燃机虽然没有搞成功，但是为未来的蒸汽机产生了巨大的促进作用。

1690年，惠更斯的助手佩本设计出了用蒸汽做功的活塞式发动机，这个发动机尚不能用于实际生产，作为工业动力源。

1698年，英国的军事工程师萨弗里发明了一个使用蒸汽为矿井抽水的机器，它可以抽出地下10米深的水。这台机器实际上就是第一台用于工业生产的蒸汽机。

1711年，纽可门(英国)制造出更好的抽水蒸汽机，其性能有了较大的突破。从1772年起，几乎全英国的矿井都使用这种蒸汽抽水机。

1768年，英国技工瓦特发明了热效率更高的近代蒸汽机，因此被人们誉为“蒸汽机的发明人”。

总的来说，蒸汽机是产生于18世纪的英国。但是，蒸汽机存在着体积庞大，热效率不高的缺陷。

由于19世纪中叶卡诺(法国人)、迈尔(德国)、格罗夫(英国)、焦耳(英国)、克劳修斯(德国)、汤姆生(英国)等人提出并完善了热力学，同时用钢铁制造的精密机械已经开始出现，从而解决了制造精密圆柱体和螺丝等零件的问题，使得内燃机的研制进程大大加快。

1860年，法国人雷诺制造出第一台可以实用的内燃机。这是一台二冲程、无压缩、电点火的煤气机。

1862年，法国工程师德罗沙提出等容燃烧的四冲程循环原理，加上这个时候转炉、平炉炼钢法已经相继出现，为内燃机制造提供了可靠的原材料----低碳素钢。

1872年，德国钟表匠雷特曼制成了第一台四冲程煤气内燃机。

1876年，德国人奥托研制成功一台热效率达到14%的往复式活塞四冲程内燃机，此后，奥托又把内燃机的热效率提高的20%以上，这种内燃机，就是现在的汽油发动机的雏形。奥托也被称为“四冲程内燃机发明人”。

1881年，工程师克拉克研制成两个汽缸的内燃机。此后不久，汽油机正式出现了。

1897年，完全依靠压缩着火的柴油机出现了，它比汽油机机构跟简单，燃料更便宜。柴油机热效率达到26%，它的发明人是德国人狄赛尔。因此，现代汽油发动机也称为奥托发动机，柴油机称为狄赛尔发动机。

狄赛尔的发动机并不完善，还不能方便地利用到工业生产中，直到20世纪20年代发明燃油喷射系统后，柴油机才开始广泛地运用到各种动力机械中!本书的设定在这里需要书友们注意。根据对燃油喷射装置的技术要求分析，燃油喷射泵完全可以在1902年制造出来，只是当时没有人发明这个简单的装置而已。也就是因为这样，造成了大型的战舰很少配置柴油动力的现象。实际上当时的柴油机在加上燃油泵和涡轮增压装置以后，完全可以替代蒸汽机和汽轮机，而且采用弹性安装法以后，装备柴油机的战舰不会出现主机过载和主轴过热的通病。柴油机的优点是省油(航程大)，启动迅速(蒸汽机和汽轮机需要预先提升蒸汽压力)，缺点是机构相比之下复杂了一些(不计算汽轮机锅炉部分的情况下)，但是用现代(1950年)装备柴油机和汽轮机的舰船比较，装备柴油机的舰船维护费用比汽轮机舰船少14%左右。其次，柴油机在没有强化的条件下(增加喷射压力是最简单的强化手段)，单台推力比汽轮机要小，加速没有汽轮机快。

1903年，柴油机用于轮船，1908年，柴油机成为潜艇主动力，1912年，柴油机驱动的远洋巨轮建造成功。

20世纪初，往复活塞式的蒸汽机在船舶上逐渐被涡轮式的蒸汽轮机(汽轮机)取代，蒸汽轮机比活塞式蒸汽机热效率更高(35%)，单位体积能提供的推力更大，因此汽轮机到60年代一直成为大型船舶的主要动力。同时代的柴油机因为强化程度低而主要用于中、小型船舶。汽轮机首先由法国的拉瓦尔于1889年发明，到20世纪初，汽轮机已经能够输出6500马力，相当于4800千瓦。而实际上，当汽轮机锅炉燃料采用煤炭、燃油混合动力，优化飞轮和传动结构后，后来的汽轮机输出功率成倍提升。