4 件展品参观路线
发动机:从蒸汽到火箭
燃料燃烧的热如何变成运动,从蒸汽机一直到把火箭送上天的发动机。
按年代排列:从蒸汽机到汽车发动机,再到不转动车轮、靠喷出废气推进的发动机。
发动机把热变成运动,这条路线沿着这个想法走了大约 250 年。它从带动矿井水泵的蒸汽机开始,经过汽车里产生、增强、传递动力的零件,最后是用排出的气流推动机体的发动机。
每个模型都慢到可以一次看一个循环,大多数还能剖开。一路上留意两个数:燃料的能量有多少变成了功,零件要转得多快。
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图 40 · 原理馆瓦特蒸汽机:可操作的 3D 模型
瓦特蒸汽机把蒸汽送到单独的容器里冷凝,做同样的功,用煤只有纽科门蒸汽机的三分之一左右。
比较有分离式冷凝器和没有时用掉的煤。
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图 02 · 原理馆四冲程发动机:交互模拟器,逐冲程演示
转速 3,000 rpm 时,每个气缸每秒点火 25 次。这里的发动机转得很慢,每个冲程都看得清;它还能从单缸改成 V8,每种布置有自己的点火顺序。
把曲轴转速调到很慢,跟着一个气缸走完四个冲程。
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图 65 · 原理馆涡轮增压器:交互模型,逐步看原理
在这台 2.0 升发动机模型上,一根以 142,000 rpm 旋转的轴,把将近两倍的空气压进每个气缸。
提高增压,看到达每个气缸的空气多了多少。
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图 58 · 原理馆液体火箭发动机:交互模拟器,一步步看原理
世界号的 75 吨级发动机每秒烧掉 255 kg 煤油和液氧;同一台发动机在太空中的推力比在海平面大约高 13%。
从海平面升向太空,看推力随外界空气消失而增大。