【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第八章热机

【山话||  本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于4.186焦耳。另外这套老教材中的力的单位常用公斤，如今是不允许的，力是不能使用公斤为单位的。】 

§8-2锅炉

【01】前面已经讲过，热机都是利用气体或蒸汽的膨胀来做功的。在技术上我们常称气体或蒸汽为热机的工作物质，或简称为工质。蒸汽机和汽轮机中的工质是蒸汽。在讲蒸汽机以前，我们先要讲讲产生蒸汽的装置——锅炉。

【02】锅炉是高压蒸汽的发生器.在锅炉中燃料的化学能转变为蒸汽的内能。

【03】锅炉是由火室和汽锅两部分组成的。根据构造和形式的不同，可以分为水管式锅炉和烟管式锅炉，图8·12是水管式锅炉的构造示意图。它的上面部分是汽锅，下面部分是火室。在火室中，1 是链条炉排，燃料由炉排送入，并在炉排上燃烧；在炉排下装有鼓风机，用来供给空气帮助燃烧。2 是一排热水管，斜装在火室中。它通过前后贮水管 3、4 和汽锅相联。5 是蒸汽过热器，6 是送汽管，7、8 是炉档，它的作用是使火焰和烟气绕着水管、汽锅和过热器的外表面迂回流动，并把热量传给水和蒸汽。在汽锅中，9 是进水管，10 是输汽管，11 是安全阀，12 是水位器。

【04】水在水管或汽锅中受热变成水蒸汽后，由前水管送到汽锅的上部。汽锅中的饱和水蒸汽又由输汽管送到过热器中，再次受热变成过热蒸汽，过热蒸汽经过送汽管送到蒸汽机的汽缸中去推动活塞做功。

【05】锅炉中为什么要有蒸汽过热器的装置？为什么要把饱和蒸汽再加热成为过热蒸汽呢？这是因为过热蒸汽比饱和蒸汽贮藏着更多的内能。如果从送汽管送出的是饱和蒸汽，那么当周围的温度较低时，就会有一部分饱和汽液化成水。这些水在汽缸中不能做功，并将妨碍活塞的移动。饱和蒸汽经过加热变成为过热蒸汽后，就不会在输送过程中因冷却而立即液化，仅仅是温度稍微有些降低，因此进入汽缸后仍能膨胀做功，并保证热机的运行安全。

【06】从火室中出来的烟气温度也是很高的，通常在 350°C 到 400°C 左右。如果就让它从烟囱中排出去，那就要损失很大一部分的能量，因此在锅炉的烟道中又常常装有一种叫做省煤器的设备。图中 13 就是省煤器的构造，它是由铸铁或钢管组成的，在管内通水，以便烟气从管外通过时，使管内冷水的温度升高。将这样预热过的水送到汽锅中，既可节省燃料又能延长汽锅的使用寿命，因为用高温的水送入汽锅，可以避免汽锅温度的刷烈变化。

【07】烟气经过省煤器后，温度还是很高，为了更充分地利用烟气的能量，可以再让它通过空气预热器来预热送往火室中帮助燃烧的空气。这样就可以使燃料更加迅速地燃烧，从而提高燃烧的温度。管式空气预热器的结构和省煤器相似，所不同的是空气预热器中的烟气由管内通过，空气在管外吸取热量。

【08】水管式锅炉的蒸发量很大，大型的每小时可以供应蒸汽儿十吨到几百吨、这对大型火力发电站和需要大量蒸汽的工厂来讲是比较适合的。但是由于水管式锅炉的水管、汽锅和火室的体积很大，象一座楼房，因此它不适宜于使用在火车和小轮船中。

【09】在火车上常用的是一种烟管式锅炉。如图8·13所示，在火车车轮上面，横卧着一个圆柱形的汽锅，它是由锅体（钢板做的圆柱形筒）和许多管子构成的.锅炉里的管子叫做烟管或火管。图中 1、2、3 就是烟管，4 是汽包，5 是过热器，6 是烟箱，7 是蒸汽机。锅体里面和烟管外面都充满了水。煤在火室的炉篦上燃烧，产生的热烟和火焰通过烟管到烟箱排出，管外的水受热后变成水蒸汽，由汽包导入过热管变成过热蒸汽，再从过热管引入蒸汽机的汽缸推动活塞作功。

【10】烟管锅炉的优点是结构简单、体积比较小，容易管理，所以被广泛地使用在火车上或小型工厂中。

【11】为了保证安全生产，各种锅炉都装有安全阀。安全阀平时是关闭着的。当锅炉里的蒸汽压强超过一定的限度时，蒸汽就会顶开安全阀，而泄出其中的一部分，使锅炉里的压强恢复到安全限度以内。这样可以避免汽锅爆炸的危险。

习题8-2

1、烟管式锅炉和水管式锅炉的构造有什么不同？比较它们的优缺点。

2、过热器的构造是怎样的？为什么锅炉要有过热器？

3、省煤器的构造和功能是怎样的？

4、空气预热器的构造和功能是怎样的？