蒸汽機 - 蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機械功的往復(fù)式動力機械
蒸汽機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機械功的往復(fù)式動力機械。蒸汽機的出現(xiàn)曾引起了18世紀(jì)的工業(yè)革命。直到20世紀(jì)初，它仍然是世界上最重要的原動機，后來才逐漸讓位于內(nèi)燃機和汽輪機等。蒸汽機需要一個使水沸騰產(chǎn)生高壓蒸汽的鍋爐，這個鍋爐可以使用木頭、煤、石油或天然氣甚至垃圾作為熱源。蒸汽膨脹推動活塞做功。
發(fā)明歷史
世界上第一臺蒸汽機是由古希臘數(shù)學(xué)家亞歷山大港的希羅（Hero?of?Alexandria）于1世紀(jì)發(fā)明的汽轉(zhuǎn)球（Aeolipile），是蒸汽機的雛形。
約1679年法國物理學(xué)家丹尼斯·巴本在觀察蒸汽逃離他的高壓鍋后制造了第一臺蒸汽機的工作模型。約與此同時薩繆爾·莫蘭也提出了蒸汽機的主意。
1712年，蘇格蘭鐵匠紐克曼發(fā)明了空氣蒸汽機。瓦特是在幾十年后在格拉斯哥大學(xué)做修理工的時候才第一次見到紐克曼蒸汽機模型，從此，他便開始研究如何讓這臺笨拙的機器變成“永動機”。他們對蒸汽機的發(fā)展都做出了自己的貢獻。
1807年羅伯特·富爾頓第一個成功地用蒸汽機來驅(qū)動輪船。瓦特運用科學(xué)理論，逐漸發(fā)現(xiàn)了這種蒸汽機的毛病所在。從1765年到1790年，他進行了一系列發(fā)明，比如分離式冷凝器、汽缸外設(shè)置絕熱層、用油潤滑活塞、行星式齒輪、平行運動連桿機構(gòu)、離心式調(diào)速器、節(jié)氣閥、壓力計等等，使蒸汽機的效率提高到原來紐科門機的3倍多，最終發(fā)明出了現(xiàn)代意義上的蒸汽機。
16世紀(jì)末到17世紀(jì)后期，英國的采礦業(yè)，特別是煤礦，已發(fā)展到相當(dāng)?shù)囊?guī)模，單靠人力、畜力已難以滿足排除礦井地下水的要求，而現(xiàn)場又有豐富而廉價的煤作為燃料?，F(xiàn)實的需要促使許多人，如英國的帕潘、薩弗里、紐科門等就致力于“以火力提水”的探索和試驗。
最初的真空蒸汽機被用來將礦井里的水抽出來。紐科門的蒸汽機將蒸汽引入氣缸后閥門被關(guān)閉，然后冷水被撒入汽缸，蒸汽凝結(jié)時造成真空?；钊硪幻娴目諝鈮毫ν苿踊钊?。在礦井中聯(lián)結(jié)一根深入豎井的桿來驅(qū)動一個泵。蒸汽機活塞的運動通過這根桿傳到泵的活塞來將水抽到井外。
第一個巨大的改善是將氣缸與凝結(jié)缸通過一個閥門分開。瓦特在伯明翰發(fā)明了這個改進。這個改進提高了蒸汽機的效率。下一個改進是將閥門的操作自動化。
這些早期的真空蒸汽機的效率有限，但它們比較安全，因為它們的壓力比較低，在物質(zhì)發(fā)生損壞的情況下機器向內(nèi)收縮，而不是向外爆炸。它們的效率受外部氣壓、氣缸變形、燃燒和沸騰的效率和凝結(jié)能力的限制。理論最高效率受水在普通大氣壓下比較低的沸騰溫度限制。使用高溫高壓的蒸汽為蒸汽機的效率帶來了巨大的提高。但這種蒸汽機比真空蒸汽機危險得多。鍋爐和機器的爆炸造成了許多大事故。安全閥在這里帶來了很大的改進，在壓力過高的情況下安全閥放氣減壓。但真正保證安全只有依靠建造、運行和維護的經(jīng)驗和安全規(guī)則。
薩弗里制成的世界上第一臺實用的蒸汽提水機，在1698年取得標(biāo)名為“礦工之友”的英國專利。他將一個蛋形容器先充滿蒸汽，然后關(guān)閉進汽閥，在容器外噴淋冷水使容器內(nèi)蒸汽冷凝而形成真空。打開進水閥，礦井底的水受大氣壓力作用經(jīng)進水管吸入容器中；關(guān)閉進水閥，重開進汽閥，靠蒸汽壓力將容器中的水經(jīng)排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時，關(guān)閉進汽閥和排水閥，重新噴水使蒸汽冷凝。如此反復(fù)循環(huán)，用兩個蛋形容器交替工作，可連續(xù)排水。
薩弗里的提水機依靠真空的吸力汲水，汲水深度不能超過六米。為了從幾十米深的礦井汲水，須將提水機裝在礦井深處，用較高的蒸汽壓力才能將水壓到地面上，這在當(dāng)時無疑是困難而又危險的。紐可門及其助手卡利在1705年發(fā)明了大氣式蒸汽機，用以驅(qū)動獨立的提水泵，被稱為紐科門大氣式蒸汽機。這種蒸汽機先在英國，后來在歐洲大陸得到迅速推廣，它的改型產(chǎn)品直到19世紀(jì)初還在制造。紐科門大氣式蒸汽機的熱效率很低，這主要是由于蒸汽進入汽缸時，在剛被水冷卻過的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量，只在煤價低廉的產(chǎn)煤區(qū)才得到推廣。
1764年，英國的儀器修理工詹姆斯·瓦特為格拉斯哥大學(xué)修理紐可門蒸汽機模型時，注意到了這一缺點，并于1765年發(fā)明了設(shè)有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機，并于1769年取得了英國的專利。初期的瓦特蒸汽機仍用平衡杠桿和拉桿機構(gòu)來驅(qū)動提水泵，為了從凝汽器中抽除凝結(jié)水和空氣，瓦特裝設(shè)了抽氣泵。他還在汽缸外壁加裝夾層，用蒸汽加熱汽缸壁，以減少冷凝損失。瓦特的創(chuàng)造性工作使蒸汽機迅速地發(fā)展，他使原來只能提水的機械，成為了可以普遍應(yīng)用的蒸汽機，并使蒸汽機的熱效率成倍提高，煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽機的改良者。
自18世紀(jì)晚期起，蒸汽機不僅在采礦業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，在冶煉、紡織、機器制造等行業(yè)中也都獲得迅速推廣。它使英國的紡織品產(chǎn)量在20多年內(nèi) - 從1766年到1789年增長了5倍，為市場提供了大量消費商品，加速了資金的積累，并對運輸業(yè)提出了迫切要求。在船舶上采用蒸汽機作為推進動力的實驗始于1776年,經(jīng)過不斷改進，至1807年，美國的富爾頓制成了第一艘實用的明輪推進的蒸汽機船“克萊蒙”號。此后，蒸汽機在船舶上作為推進動力歷百余年之久。1800年，英國的特里維西克設(shè)計了可安裝在較大車體上的高壓蒸汽機。1803年，他把它用來推動在一條環(huán)形軌道上開動的機車，找來喜歡新奇玩意兒的人乘坐，向他們收費，這就是機車的雛型。英國的史蒂芬孫將機車不斷改進，于1829年創(chuàng)造了“火箭”號蒸汽機車，該機車拖帶一節(jié)載有30位乘客的車廂，時速達46公里/時，引起了各國的重視，開創(chuàng)了鐵路時代。
19世紀(jì)末，隨著電力應(yīng)用的興起，蒸汽機曾一度作為電站中的主要動力機械。1900年，美國紐約曾有單機功率達五兆瓦的蒸汽機電站。蒸汽機的發(fā)展在20世紀(jì)初達到了頂峰。它具有恒扭矩、可變速、可逆轉(zhuǎn)、運行可靠、制造和維修方便等優(yōu)點，因此曾被廣泛用于電站、工廠、機車和船舶等各個領(lǐng)域中，特別在軍艦上成了當(dāng)時唯一的原動機。
需要特別注意的是，許多教科書上（歷史書、物理書）說瓦特是蒸汽機的發(fā)明者。這是誤傳。蒸汽機是英國人薩維利（Savery）于1698年、紐可門（Newcomen）于1705年各自獨立發(fā)明的，用于礦井抽水。當(dāng)時效率很低。1765年，瓦特在修理紐可門機的基礎(chǔ)上，對蒸汽機做了重大改進，使冷凝器與汽缸分離，發(fā)明曲軸和齒輪傳動以及離心調(diào)速器等，使蒸汽機實現(xiàn)了現(xiàn)代化，大大提高了蒸汽機的效率。瓦特的這些發(fā)明，仍使用在現(xiàn)代蒸汽機中，為紀(jì)念瓦特的貢獻，功率的單位名稱以其姓氏命名。（《物理學(xué)（第五版）》）
史蒂芬孫
概述：在陸路交通方面，人們開始研制一種能以蒸汽機推動車輛快速行進的運輸工具。其中，英國的史蒂芬孫（George?Stephenson,1781-1848）率先取得了突破性成果。
史蒂芬孫是一位煤礦工人的兒子，從小熟悉礦井里用來抽水的蒸汽機，后來立志從事交通工具的發(fā)明創(chuàng)造。1814年，他研制的第一輛蒸汽機車“布拉策號”（以普魯士將軍布拉策的名字命名，他曾經(jīng)幫助英國打擊拿破侖軍隊）試運行成功。1825年9月27日，史蒂芬孫親自駕駛他同別人合作設(shè)計制造的“旅行者號”蒸汽機車在新鋪設(shè)的鐵路上試車，并獲得成功。蒸汽機在交通運輸業(yè)中的應(yīng)用，使人類邁入了“火車時代”，迅速的擴大了人類的活動范圍。
史蒂芬遜的蒸汽機車發(fā)展史：1814年史蒂芬遜在試運行“布拉策號”機車時，雖然取得了成功，但也暴露出許多問題，如噪音太大，振動強烈，蒸汽機隨時都有爆炸的可能?；疖囬_動時，濃煙滾滾，車輪摩擦鐵軌時火星四濺；坐在車上的人則滿面煙塵，被顛得筋疲力盡。蒸汽機冒出的火焰把附近的樹木都燒焦了，這也許就是當(dāng)時人們把它稱為“火車”的緣故吧。但是，史蒂芬孫沒有氣餒，而是不斷進行改進。他在車廂下面加裝了減震的彈簧，用熟鐵代替生鐵作鐵軌的材料，在枕木下加鋪了小石子，增加車頭和車廂的車輪數(shù)量，把蒸汽機安裝在車頭以減少發(fā)生危險時的損害等。到1825年史蒂芬孫試運行“旅行者號”機車時，情況已經(jīng)有了相當(dāng)大的改善?！奥眯姓咛枴睜恳?節(jié)煤車、20節(jié)擠滿乘客的車廂，載重達90噸，時速15英里。這一壯觀場面吸引了眾多的人前來觀看。鐵路兩旁人山人海；還有人騎著馬，打著紅旗走在火車前面開道。隨著火車的一聲鳴叫，它向全世界宣告了鐵路時代的到來。
1829年，史蒂芬孫試制成功了更為先進的“火箭號”機車。
發(fā)明過程
1764年，學(xué)校請瓦特修理一臺紐可門式蒸汽機，在修理的過程中，瓦特熟悉了蒸汽機的構(gòu)造和原理，并且發(fā)現(xiàn)了這種蒸汽機的兩大缺點：活塞動作不連續(xù)而且慢；蒸汽利用率低，浪費原料。以后，瓦特開始思考改進的辦法。直到1765年的春天，在一次散步時，瓦特想到，既然紐可門蒸汽機的熱效率低是蒸汽在缸內(nèi)冷凝造成的，那么為什么不能讓蒸汽在缸外冷凝呢？瓦特產(chǎn)生了采用分離冷凝器的最初設(shè)想。
在產(chǎn)生這種設(shè)想以后，瓦特在同年設(shè)計了一種帶有分離冷凝器的蒸汽機。按照設(shè)計，冷凝器與汽缸之間有一個調(diào)節(jié)閥門相連，使他們既能連通又能分開。這樣，既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸內(nèi)產(chǎn)生同樣的真空，避免了汽缸在一冷一熱過程中熱量的消耗，據(jù)瓦特理論計算，這種新的蒸汽機的熱效率將是紐可門蒸汽機的三倍。從理論上說，瓦特的這種帶有分離器冷凝器的蒸汽機顯然優(yōu)于紐可門蒸汽機，但是，要把理論上的東西變?yōu)閷嶋H上的東西，把圖紙上的蒸汽機變?yōu)閷嵲诘恼羝麢C，還要走很長的路。瓦特辛辛苦苦造出了幾臺蒸汽機，但效果反而不如紐可門蒸汽機，甚至四處漏氣，無法開動。盡管耗資巨大的試驗使他債臺高筑，但他沒有在困難面前怯步，繼續(xù)進行試驗。當(dāng)布萊克知道瓦特的奮斗目標(biāo)和困難處境時，他把瓦特介紹給了自己一個十分富有的朋友–化工技師羅巴克。當(dāng)時羅巴克是一個十分富有的企業(yè)家，他在蘇格蘭的卡隆開辦了第一座規(guī)模較大的煉鐵廠。雖然當(dāng)時羅巴克已近50歲，但對科學(xué)技術(shù)的新發(fā)明仍然傾注著極大的熱情。他對當(dāng)時只有三十來歲的瓦特的新裝置很是贊許，當(dāng)即與瓦特簽訂合同，贊助瓦特進行新式蒸汽機的試制。
從1766年開始，在三年多的時間里，瓦特克服了在材料和工藝等各方面的困難，終于在1769年制出了第一臺樣機。同年，瓦特因發(fā)明冷凝器而獲得他在革新紐可門蒸汽機的過程中的第一項專利。第一臺帶有冷凝器的蒸汽機雖然試制成功了，但它同紐可門蒸汽機相比，除了熱效率有顯著提高外，在作為動力機來帶動其他工作機的性能方面仍未取得實質(zhì)性進展。就是說，瓦特的這種蒸汽機還是無法作為真正的動力機。
發(fā)展提高
功效
蒸汽機的發(fā)展首先體現(xiàn)在功率和效率的提高，而這又主要取決于蒸汽參數(shù)的提高。初期蒸汽機的蒸汽壓力僅為0.11～0.13兆帕，19世紀(jì)初才達到0.35～0.7兆帕，20世紀(jì)20年代曾用到6～10兆帕。在蒸汽溫度上，19世紀(jì)末還不超過250℃，而到20世紀(jì)30年代曾用到450～480℃。
效率
至于效率，瓦特初期連續(xù)運轉(zhuǎn)的蒸汽機，按燃料熱值計總效率不超過3%；到1840年，最好的凝汽式蒸汽機總效率可達8%；到20世紀(jì)，蒸汽機最高效率可達到20%以上。
轉(zhuǎn)速
在轉(zhuǎn)速方面，18世紀(jì)末瓦特蒸汽機僅40～50轉(zhuǎn)/分；20世紀(jì)初轉(zhuǎn)速達到100～300轉(zhuǎn)/分，個別蒸汽機曾達到2500轉(zhuǎn)/分。在功率方面，最初單機功率僅幾馬力，20世紀(jì)初的一臺船用蒸汽機的功率可達25000馬力。
隨著蒸汽參數(shù)和功率的提高，蒸汽已不可能在一個汽缸中繼續(xù)膨脹，還必須在相連接的汽缸中繼續(xù)膨脹，于是出現(xiàn)了多級膨脹的蒸汽機。蒸汽機因受到潤滑油閃點的限制，所用蒸汽的最高溫度一般都不超過400℃，機車，船用等移動式蒸汽機還略低一些，多數(shù)不高于350℃?？紤]到膨脹的可能性和結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性，常用壓力在2.5兆帕以下。蒸汽參數(shù)受到限制，從而也限制了蒸汽機功率的進一步提高。
意義
蒸汽機的出現(xiàn)和改進促進了社會經(jīng)濟的發(fā)展，但同時經(jīng)濟的發(fā)展反過來又向蒸汽機提出了更高的要求，如要求蒸汽機功率大、效率高、重量輕、尺寸小等。盡管人們對蒸汽機作過許多改進，不斷擴大它的使用范圍和改善它的性能，但是隨著汽輪機和內(nèi)燃機的發(fā)展，蒸汽機因存在不可克服的弱點而逐漸衰落。
構(gòu)造
蒸汽機主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連桿機構(gòu)、滑閥配汽機構(gòu)、調(diào)速機構(gòu)和飛輪等部分組成。汽缸和底座是靜止部分。
在蒸汽鍋爐中，通過燃燒過程水沸騰為蒸汽。通過管道蒸汽被送到汽缸。閥門控制蒸汽到達汽缸的時間，經(jīng)主汽閥和節(jié)流閥進入滑閥室，受滑閥控制交替地進入汽缸的左側(cè)或右側(cè)，推動活塞運動。蒸汽在汽缸內(nèi)推動活塞做功，冷卻的蒸汽通過管道被引入冷凝器重新凝結(jié)為水。這個過程在蒸汽機運動時不斷重復(fù)。
一般的蒸汽機有三個汽缸組成一個組。蒸汽機直接將活塞的上下運動轉(zhuǎn)化為船軸的旋轉(zhuǎn)運動。新造的蒸汽機中還包含了一個小的渦輪機，從汽缸中出來的蒸汽還可以利用它的余熱在推動這個渦輪機來提高整個驅(qū)動裝置的效率。這個渦輪機也與船的螺旋漿軸相連。
分類
鍋爐分類
火管造型被用在早期的船只和蒸汽機車的鍋爐中。在火管式鍋爐中，從燃燒室出來的熱煙通過煙道由煙囪排出。這種鍋爐需要一個比較高的煙囪。
水管造型的水由熱氣通過多個管道加熱。這些管道在交換器的頂部流入一個蒸汽集合腔。水管鍋爐的一個重要優(yōu)點是它在破壞時造成的危險比較小，原因是因為鍋爐里的水的量比較小，此外鍋爐里沒有多少會被磨損的運動的機械組成部分，一些水管鍋爐在排煙道上還有一個熱交換器來提高整個鍋爐的熱效率。
蒸汽機分類
按蒸汽在活塞一側(cè)或兩側(cè)工作，蒸汽機可分為單作用和雙作用式兩種；
按汽缸布置方式，可分為立式和臥式；
按蒸汽是在一個汽缸中膨脹或依次連續(xù)在多個汽缸中膨脹，可分為單脹式和多脹式；按蒸汽在汽缸中的流向，可分為回流式和單流式；
按排汽方式和排汽壓力可分為凝汽式、大氣式和背壓式。
引擎附件
簡介
高壓蒸汽機引擎有多種造型，但最主要的是往復(fù)活塞和汽輪機。
往復(fù)式
雙動
帶壓蒸汽技術(shù)被發(fā)明后下一個重要的改進是使用雙動活塞，帶壓蒸汽在一個汽缸壓力降低到普通大氣壓或在其凝結(jié)過程中可以推動另一個汽缸。大多數(shù)往復(fù)式引擎今天使用這個技術(shù)。汽缸完全封閉來防止蒸汽逃散。一根滑桿通過一根搖臂軸和曲壁將往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。另一個曲壁和軸承用來控制閥門。
假如兩個雙動活塞同時被使用時，一般它們的曲壁的相正好差90度，這樣一個引擎在任何時候都做功。
多脹式蒸汽機
另一種蒸汽機由多個直徑不斷增大的單動汽缸組成。一般由三個汽缸組成。
從鍋爐出來的高壓蒸汽首先推動第一個和最小的一個活塞。當(dāng)這個活塞開始回退時一部分擴張的蒸氣被驅(qū)入第二個汽缸推動它的活塞，這樣繼續(xù)使用在第一個汽缸膨脹的蒸汽。第三個汽缸使用在第二個汽缸中膨脹的蒸汽。
有時人們也使用兩個面積總和與最大的那個活塞的面積相同的小一些的活塞來取代最大的那個活塞，這樣的引擎可以四步工作，比較平穩(wěn)。
這種蒸汽機尤其對海上的輪船非常重要，因為它的蒸汽在做功的過程中不斷減壓后可以重新進入鍋爐加熱。海上的輪船必須節(jié)約用水，因為它可能很長時間無法補充水，而陸上的蒸汽機則可以不斷加水。一直到第二次世界大戰(zhàn)大多數(shù)商船都使用這種蒸汽機。1905年以前所有的戰(zhàn)艦也使用這種蒸汽機。缺點是它的效率稍低。
單流蒸汽機
另一種往復(fù)式蒸汽機是單流蒸汽機。在這些蒸汽機中閥門由凸輪來控制。汽缸容積最小時入汽閥門打開。然后入汽閥門關(guān)閉，蒸汽膨脹。汽缸容積最大時汽缸側(cè)面的排氣閥門打開。這些排氣口與凝結(jié)腔相連，它們使汽缸內(nèi)的壓力降低到大氣壓以下。軸承的慣性使活塞重新向上運動。單流蒸汽機總是組成蒸汽機組一起運行。單流蒸汽機入氣口和出氣口的溫度恒定，不象其它蒸汽機那樣不斷變化。
汽輪機
高壓汽輪機由一系列帶有螺旋槳式的槳葉的轉(zhuǎn)盤組成。這些旋輪與不動的定輪交替，定輪的作用是導(dǎo)引氣流的方向。這樣的蒸汽機比往復(fù)蒸汽機要平穩(wěn)。
旋轉(zhuǎn)式
旋轉(zhuǎn)蒸汽機是一種比較新的蒸汽機設(shè)計。
運輸工具
1769年尼古拉·約瑟夫·居紐首次用他的“蒸汽車”展示了自動的蒸汽車的可行性。這輛車可以說是第一輛汽車。這輛車作為運輸工具不太有用，但用來拖農(nóng)具卻很不錯。
一直到20世紀(jì)初蒸汽機汽車依然可以與其它驅(qū)動方式的汽車抗衡。今天大多數(shù)汽車是用內(nèi)燃機驅(qū)動的。蒸汽機汽車最大的缺點是它至少需要30秒鐘時間來獲得足夠的壓力。
世界上第一列蒸汽機火車是1804年2月21日理查德·特拉維斯克在威爾士展示的。
優(yōu)點缺點
優(yōu)點
現(xiàn)代蒸汽機的最大的優(yōu)點是它幾乎可以利用所有的燃料將熱能轉(zhuǎn)化為機械能。不象內(nèi)燃機那樣它對其燃料不挑剔。此外沒有蒸汽機的話原子能無法被使用。原子反應(yīng)堆即不直接產(chǎn)生機械能，又不直接產(chǎn)生電能，原子反應(yīng)堆實際上只是加熱水，這個水被沸騰后的蒸汽通過蒸汽機來轉(zhuǎn)化為有用的功。蒸汽不一定需要通過燃燒來產(chǎn)生，比如使用太陽能聚熱器也可以產(chǎn)生蒸汽推動蒸汽機。另一種有類似優(yōu)點的小巧的外燃機是斯特林發(fā)動機。其缺點是它在許多情況下難以運行。現(xiàn)代的混合動力汽車就是為了彌補這個缺點而設(shè)計的。
尤其在高山上蒸汽機機車的優(yōu)點顯著，因為它們也可以在比較低的氣壓下運行。當(dāng)南美洲將用柴油-電力機車取代它們的蒸汽機車后這一點就被發(fā)現(xiàn)了。在高山上他們不得不使用功率比較高的柴油機車。在瑞士和奧地利新的齒軌鐵路使用現(xiàn)代的蒸汽機，這些蒸汽機只需要一個人來運行，比起過去的蒸汽機它節(jié)省60%的燃料，比起電力機和柴油機它輕50%，因此對齒軌的磨損小得多。在日內(nèi)瓦湖上也有一艘新的蒸汽機船，它是世界上第一艘遙控的蒸汽機船。
缺點
蒸汽機的弱點是：離不開鍋爐，整個裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復(fù)式機器，慣性力限制了轉(zhuǎn)速的提高；工作過程是不連續(xù)的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。因此，拋棄了笨重鍋爐的內(nèi)燃機，最終以其重量輕，體積小、熱效率高和操作靈活等優(yōu)點，在船舶和機車上逐漸取代了蒸汽機。汽輪機則以其熱效率高、單機功率大、轉(zhuǎn)速高、單位功率重量輕和運行平穩(wěn)等優(yōu)點，將蒸汽機排擠出了電站。
接著電動機又以其使用方便，代替了蒸汽機在工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用。然而小功率蒸汽機熱效率比汽輪機高，所以在產(chǎn)煤區(qū)或只有劣質(zhì)燃料的地區(qū)或某些特殊場合，蒸汽機仍有發(fā)揮作用的余地。
歷史作用
蒸汽機有很大的歷史作用，它曾推動了機械工業(yè)甚至社會的發(fā)展。
隨著它的發(fā)展而建立的熱力學(xué)和機構(gòu)學(xué)為汽輪機和內(nèi)燃機的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；汽輪機繼承了蒸汽機以蒸汽為工質(zhì)的特點，和采用凝汽器以降低排汽壓力的優(yōu)點，摒棄了往復(fù)運動和間斷進汽的缺點；內(nèi)燃機繼承了蒸汽機的基本結(jié)構(gòu)和傳動形式，采用了將燃油直接輸入汽缸內(nèi)燃燒的方式，形成了熱效率高得多的熱力循環(huán)；同時，蒸汽機所采用的汽缸、活塞、飛輪、飛錘調(diào)速器，閥門和密封件等，均是構(gòu)成多種現(xiàn)代機械的基本元件。
工業(yè)革命的產(chǎn)生一部分原因是因為蒸汽機的改良 - 瓦特沒有發(fā)明蒸汽機，他只是改良，而蒸汽機車的產(chǎn)生也是因為蒸汽機的改良以及后人的應(yīng)有而產(chǎn)生的，當(dāng)時英國鼓勵發(fā)明，并且在人口增加需要增加生產(chǎn)速度之時，便開始有人努力的改進當(dāng)時的生產(chǎn)設(shè)備，瓦特便是其中之一，而瓦特改良蒸汽機導(dǎo)致一系列技術(shù)革命引起了從手工勞動向動力機器生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。因此蒸汽機的改良絕對是促成工業(yè)革命的原因之一。而蒸汽機車是一種以蒸汽引擎作為動力來源的鐵路機車，因此若沒有蒸汽機的改良便不可能有這項交通工具的誕生。