书城科普读物世界大发现纪实系列丛书-自然世界的奇迹(上)
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第33章 外燃机东山再起

笨重的蒸汽机是一种外燃机,它吃煤甚多,效率却低,伴着浓烟和废气吐出了百分之八九十的热。在有人研究内燃机的同时,另外一些人则在思考着怎样改进外燃机。

有人认为,蒸汽机效率低是水蒸气的过错,不如用空气或氢气去代替水蒸气,让它们到气缸里去推动活塞做功。这就是热气机。热气机的工作气体要在气缸外加热,也是一种外燃机。

1807年,英国人乔治·凯莱首先试做了一台热气机。1816年英国人罗伯特·斯特林又发明了闭式循环热气发动机。这些热气机功率都很小,只有0.18千瓦~3.68千瓦,但是具有安全、可靠的优点。后来由于内燃机的兴起,人们就没有再去研究热气机了。

高效率的内燃机不但使热气机销声匿迹,而且取代了喧嚣时的蒸汽机;火车演变成了内燃机车;轮船的心脏换成了柴油机。在发达国家,蒸汽机几乎进了生物馆。

于是,石油成了世界上的主要能源。由于世界上石油的消耗愈来愈大,终于导致了石油危机。

内燃机要吐出废气,这些废气污染着环境,威胁着人类的生存。1955年美国的汽车城洛杉矶出现了一种蓝色的烟雾,在这场大雾中有400位老人身亡,许多健壮的青年人也都生了病。这奇怪的“杀人雾”和这座城市的250万辆汽车有关,这些汽车每天排放1000多吨有害气体。1970年,日本东京又出现了这种烟雾,当时有6000人受害。1984年的23届奥运会上,臭名昭著的“洛杉矶烟雾”使一只参加开幕式表演的秃鹰突然死掉。

内燃机工作时总要发出噪声。几百万辆汽车,成千上万的燃油发电机在城市内外喧嚣。在美国有8000万人受噪声的严重干扰,4000万人暴露在听觉受损的威胁之中……

于是,人们又忆起了100多年前的热气机。由于在热气机里工作的是各种气体,给热气机加热就较方便,只要能源可以供给热量使工作气体受热膨胀,气体便能进入气缸推动活塞。这样,太阳能、原子能、地热也许都可以成为动力的源泉了。热气机的这些优点引起了工程师们的注意,近几十年来,又有许多人开始研制热气机了。

下一页的图是一台太阳能热气发电机。反射镜把太阳能汇聚到热气发动机的吸热腔里,使加热管内的氦气受热膨胀,进入热气机里推动活塞做功,做过功的氦气温度下降了又被压到加热管里重新被加热、膨胀。

太阳能热气发电机

这台热气机的活塞就是个永久磁铁,它不断上下移动,就会使绕在气缸周围的线圈发出电来。

复活了的热气机立即显示了强大的生命力:它伴随着卫星去太空遨游,发出5.1千瓦的功率;它在沙漠里带动水泵,在赤日炎炎下为人们取出了甘露;它默不作声地发电,30米外的人便听不出它的声息;它可以有效地利用各种能源,成为许多机器的心脏。

从70年代起,一些发明家就研究用热气机来代替内燃机。美国试着用太阳能热气机代替汽油机来带动剪草机,取得了可喜的成果。1971年出现了第一辆用热气机做动力的公共汽车,后来,意大利和美国又相继造出84.5千瓦和125千瓦的车用热气机。有人估计若干年后,世界上的汽车将有10%改用热气机。

古老的外燃机——蒸汽轮机也有了新生。欧洲第一座太阳能热力发电站,用汇聚的太阳光把蒸汽加热到512℃,强大的热蒸气推动涡轮发电机,发出1兆瓦的电力,且没有污染。

在内燃机和外燃机的比赛中,古老的外燃机又因热气机而东山再起了。然而现在并不能说外燃机已经复兴,因为一系列的难题并未完全解决:密封难,成本高,体积大……

更不能说内燃机已进入末日,因为有人正在使内燃机获得新生:用酒精、氢气当燃料,使其减少污染;用太阳能电解水产生的氢和氧当燃料,使其成为利用太阳能的发动机。有朝一日,新的“瓦特”和“狄塞尔”又将攻克难关。“忽如一夜春风来,千树万树梨花开。”人类将迎来发动机的新时代。