(3)用於空間技術和其他方麵:空間核動力裝置一般包括熱源和能量轉換器兩個部分,熱源可以是核反應堆,但利用較多的是同位素電池。能量轉換器使熱能轉化為電能。它可以是靜態的(包括熱電型和熱離子型兩種),也可以是動態的。靜態能量轉換器的功率較小,效率較低;動態能量轉換器的功率較大,效率較高。這些裝置也可用於海洋和陸地上的特殊場合,如極地氣象站等。
七、離心分離機
利用離心力分離液體與固體顆粒或液體與液體的混合物中各組分的機械,又稱離心機。它主要用於將懸浮液中的固體顆粒與液體分開(例如從糖蜜中分離出砂糖結晶),或將乳濁液中兩種密度不同又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油)。離心分離機也可排除成件濕固體中的液體,例如用洗衣機甩幹濕衣服。特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物,例如濃縮分離氣態六氟化鈾。利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點,有的沉降離心機可對固體顆粒按密度或粒度進行分級。離心分離機大量應用於化工、石油、食品、製藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。
中國古代,人們用繩索的一端係住陶罐,手握繩索的另一端,旋轉甩動陶罐,產生離心力擠壓出陶罐中漿果的汁液,這是離心分離原理的早期應用。工業離心機誕生於歐洲。19世紀中葉先後出現紡織品脫水用的三足式離心機和製糖廠分離結晶砂糖用的上懸式離心機。這些最早的離心機都是間歇操作和人工排渣的。由於卸渣機構的改進,20世紀30年代出現了連續操作的離心機,間歇操作離心機也因實現了自動控製而得到發展。1879年,瑞典的拉瓦爾發明第一台從牛奶中分離奶油的分離機,它的轉鼓僅是一個空心的圓筒。後來轉鼓內增加了軸向疊置的圓錐形碟片,使分離效果顯著改善,並增大了處理能力,這一技術進展導致碟式分離機迅速發展。離心分離機的轉速則逐漸由低速向高速發展,轉鼓直徑也逐漸增大,改善了分離效果,提高了處理能力。
八、過濾機
利用多孔性過濾介質截留液體與固體顆粒混合物中的固體顆粒而實現固-液分離的設備。過濾機廣泛應用於化工、石油、製藥、輕工、食品、選礦、煤炭和水處理等部門。
中國古代即已應用過濾技術於生產,公元前200年已有植物纖維製作的紙。公元105年蔡倫改進了造紙法。他在造紙過程中將植物纖維紙漿蕩於致密的細竹簾上。水經竹簾縫隙濾過,一薄層濕紙漿留於竹簾麵上,幹後即成紙張。最早的過濾大多為重力過濾,後來采用加壓過濾提高了過濾速度,進而又出現了真空過濾。20世紀初發明的轉鼓真空過濾機實現了過濾操作的連續化。此後,各種類型的連續過濾機相繼出現。間歇操作的過濾機(例如板框壓濾機等)因能實現自動化操作而得到發展,過濾麵積越來越大。為得到含濕量低的濾渣,機械壓榨的過濾機得到了發展。
九、鍋爐
利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設備。鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器,爐是指燃燒燃料的場所,鍋爐包括鍋和爐兩大部分。鍋爐中產生的熱水或蒸汽可直接為工業生產和人民生活提供所需要的熱能,也可通過蒸汽動力裝置轉換為機械能,或再通過發電機將機械能轉換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐,主要用於生活,工業生產中也有少量應用。產生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐,常簡稱為鍋爐,多用於火電站、船舶、機車和工礦企業。
蒸汽鍋爐有時又叫蒸汽發生器,是蒸汽動力裝置的重要組成部分。電站鍋爐、汽輪機和發電機是火力發電站的主機,因此電站鍋爐是生產電能的重要設備。工業鍋爐是在各種工業企業中提供生產和供暖所需的蒸汽的必不可少的設備。工業鍋爐數量甚多,需要消耗大量燃料。利用生產過程中高溫廢氣作為熱源的餘熱鍋爐對節能有重要作用。船用鍋爐裝在各種船舶上,所產生的蒸汽用於驅動蒸汽動力機械。機車鍋爐作為蒸汽機車的主要設備尚有一定的應用。
鍋爐承受高溫高壓,安全問題十分重要。即使是小型鍋爐,一旦發生爆炸,後果也十分嚴重。因此,對鍋爐的材料選用、設計計算、製造和檢驗等都製訂有嚴格的法規。
鍋爐的發展分鍋和爐兩個方麵。
1.鍋的發展
18世紀上半葉,英國煤礦使用的蒸汽機,包括瓦特的初期蒸汽機在內,所用的蒸汽壓力等於大氣壓力。18世紀後半葉改用高於大氣壓力的蒸汽。19世紀,常用的蒸汽壓力提高到0.8兆帕左右。與此相適應,最早的蒸汽鍋爐是一個盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼,後來改用臥式鍋殼,在鍋殼下方磚砌爐體中燒火。隨著鍋爐越做越大,為了增加受熱麵積,在鍋殼中加裝火筒,在火筒前端燒火,煙氣從火筒後麵出來,通過磚砌的煙道排向煙囪並對鍋殼的外部加熱,稱為火筒鍋爐。開始隻裝一隻火筒,稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐;後來加到兩個火筒,稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐。1830年左右,在掌握了優質鋼管的生產和脹管技術之後出現了火管鍋爐。一些火管裝在鍋殼中,構成鍋爐的主要受熱麵,火(煙氣)在管內流過。在鍋殼的存水線以下裝上盡量多的火管,稱為臥式外燃回火管鍋爐。它的金屬耗量較低,但需要很大的砌體。