下载PDF文件
下载PDF文件
说到“蒸汽机”这个词，你的脑海中首先浮现恐怕就是吞云吐雾的火车头或者是斯坦利蒸汽机车。但是蒸汽机的运用绝不仅限于交通领域。原始形态的蒸汽机制造于大约三百年前，在过去的三个世纪中，蒸汽机一直是主要的供能设备，而如今的汽轮机所提供的电能已占到世界总电量的80%。想要进一步了解蒸汽机的工作原理，那就跟着本指南中介绍的方法，利用家中随手可得的材料来亲手制作一台蒸汽机吧。
步骤
-
将易拉罐剪成2.5英寸（6.35厘米）高。 从易拉罐底部往上至罐身1/3处，用铁皮剪或剪刀剪开，边缘要平整。
-
用尖嘴钳弯折并卷曲易拉罐边缘。 这样做可以使得易拉罐的边缘不那么锋利，不过做一步的时候一定要小心别割伤自己。
-
从内侧往外压罐底，将罐底整平。 大多数易拉罐的圆形罐底都会往里凹，你要做的就是用手指或用小瓶子把凹的这一部分往外推。
-
在顶部往下0.5英寸（1.27厘米）处钻两个相对着的孔。 钻孔可以用打孔器，也可以用钉子和锤子，孔的直径应略大于1/8英寸（3.175毫米）。
-
在易拉罐中央放一个茶蜡。 将铝箔揉皱，垫在茶蜡的底部及四周，将其固定住。由于茶蜡一般都是装在小金属罐里面，所以你就不用担心蜡烛油流到易拉罐里面。
-
将一截6-8英寸（15.2-20.3厘米）长的细铜管的中间部分在一支铅笔上绕2-3匝。 这种直径1/8英寸（3毫米）的铜管非常容易弯曲，所以应该很容易就能绕在铅笔上。铜管绕成线圈部分要与易拉罐的直径相当，铜管穿过小孔后，两端还要各留出2英寸（5厘米）笔直的铜管。
-
将铜管的两头分别插入两个小孔中。 将线圈置于蜡烛芯正上方，两端要留出与线圈同样长度的笔直的铜管。
-
用尖嘴钳将铜管两端弯成90度角。 首先将两端笔直的铜管分别朝相反方向弯折90度，然后再分别朝下弯折成直角，使其触到罐底所在水平面。完成后，你就有了一个两端有“喷嘴”的铜管线圈，而线圈部分刚好位于蜡烛芯正上方。
-
将易拉罐置于一碗水中，铜管的两端要浸入水中。 易拉罐应像小船一样稳稳地浮在水面上，如果铜管两端无法浸入水中，就尝试在易拉罐中加一些重物，但是要小心别把易拉罐弄沉。
-
在铜管中灌满水。 要做到这一点，最简单的办法就是将铜管的一头置于水中，然后从另一头用嘴吸。另外，你也可以用手指捏住一头，然后打开水龙头，从另一头灌水。
-
点蜡烛。 慢慢地，铜管中的水就会受热并开始沸腾，当水变为蒸汽后，蒸汽就会从两端的“喷嘴”中喷出，使整个装置能够在水中旋转。广告
-
在靠近油漆桶底部的地方剪一个长方形孔。 剪之前要先在靠近底部的地方标记出一个15 厘米x 5厘米的长方形（横向）。
- 注意，你所使用的这个油漆桶（以及后面要用到的油漆桶），只能是装乳胶漆的油漆桶，而且在使用之前一定要用肥皂和清水彻底洗干净。
-
剪一张12厘米x 24厘米大小的金属网。 将金属网横放，在距两端6厘米处分别将金属网向下弯折成90度，这样你就有了一张高6厘米的12厘米见方的“小桌子”。将这张铁丝网置于油漆桶中，“桌腿”朝下，“桌肚”与长方形孔对齐。
-
在油漆桶盖的边缘戳一个半圆形的小孔。 由于你最终要使得炭在油漆桶中燃烧，为蒸汽机供热，所以就有必要为燃烧提供足够的氧气，而如果没有稳定的供氧，炭就无法顺利燃烧。沿着盖子的边缘钻或戳几个半圆形的排气孔，就能保证良好的空气流通，为燃烧供氧。
- 小孔直径最好是1厘米。
-
用铜管做线圈。 剪一段6米长、直径为1/4英寸（0.64厘米）的软铜管，然后从一端量取30厘米，并从这一点开始，将铜管绕成直径为12厘米的线圈，共绕5匝。接着将30厘米剩下的部分绕成直径为8厘米的线圈，共绕15匝。最后，这30厘米的铜管就剩下了20厘米。
-
将线圈的两端均插入油漆桶盖上的排气孔中。 将线圈的两端都向上弯折，使得两端朝上并能够插入盖子上的排气孔中。如果铜管的长度不够，那就可以将线圈的其中一匝掰直。
-
在油漆桶中放入线圈和木炭。 把线圈搁在金属网做成的小桌子上，然后在整个油漆桶包括线圈间隙中都填满炭块，将盖子盖紧。
-
在另一个较小的油漆桶上钻插管孔。 在一个容积为1夸脱（约1.136升）的油漆桶的盖子上钻一个直径为1厘米的孔，然后在油漆桶的侧面再钻2个直径为1厘米的孔——一个在油漆桶底部，另一个在其上方，靠近盖子。
-
将两根带软木塞的塑料管分别插入到小油漆桶侧面的两个孔中。 你可以用铜管的末端在软木塞的中央钻孔，然后将一根25厘米长的硬塑料管与一根10厘米长的硬塑料管分别插入软木塞的孔中，塑料管插入软木塞后应松紧合适，并从软木塞的另一头稍微露出来一些。插有长塑料管的软木塞塞入油漆桶侧面下方的孔中，而插有短塑料管的软木塞则塞入上方的孔中。塑料管的软木塞处均用软管夹固定住。
-
将大油漆桶的铜管与小油漆桶连接。 把小油漆桶置于大油漆桶上方，带软木塞的部分不要把排气孔堵住。然后用金属胶带将小油漆桶下方的塑料管与线圈上位于下方的那一头铜管连接，再将小油漆桶上方的塑料管与线圈上位于上方那一头的铜管连接。
-
将铜管插入接线盒。 用锤子和螺丝起子将金属接线盒的中间部分拆去，用扣环在接线盒内部将一个电缆夹与接线盒固定。然后将一截15厘米长、直径为1/2英寸（1.27厘米）的铜管插到电缆夹里面，使得铜管的一部分戳到接线盒底部小孔的下面。用锤子将铜管底下这一端的边缘往里捶一下，再把露出的这一截铜管插到小油漆桶顶部的小孔中。
-
将烧烤签插入圆木棒中。 找一根标准的木制烧烤签，将其插入到1.5厘米长、直径为3/8英寸（0.95厘米）的空心圆木棒中。再把插有烧烤签的圆木棒放入金属接线盒里铜管中，烧烤签朝上。
- 蒸汽机工作的时候，插有烧烤签的圆木棒就会起到“活塞”的作用。如想使得活塞运动更加明显，就可以在烧烤签上粘一面小旗。
-
为蒸汽机开始运转做准备。 先把接线盒从小油漆桶上暂时拿开，在小油漆桶中灌水，使水流入铜管中，灌满油漆桶的2/3为止。检查有没有漏水，确保所有接口处都严丝合缝。把两个油漆桶的盖子都盖紧，并用锤子敲打盖子。最后把接线盒放回到原来的位置。
-
让蒸汽机开始运转。 把报纸揉皱，塞入金属网包围而成的空隙中。等炭被点燃后，先让其燃烧20-30分钟。火会慢慢加热线圈中的水，上方油漆桶中的蒸汽就会越来越多。等蒸汽对小油漆桶形成一定压力后，蒸汽就会推动圆木棒和烧烤签做成的活塞向上运动。而当蒸汽释放出来后，活塞又会在重力作用下回到原位。你可以通过修剪烧烤签的长度来调整活塞的重量——活塞越轻，其上下运动的节奏就越快。试着通过修剪烧烤签的长度使得活塞能够有节奏地持续运动。
- 如想加快炭燃烧的速度，就可以用电吹风对着排气口吹。
-
注意安全。 不消说，自制的蒸汽机在安全方面一定要特别注意。绝对不能在室内或可燃物附近（如干燥的树叶堆和有枝条垂下来的地方）让蒸汽机工作，而要把蒸汽机放在坚硬、不可燃的平面上，如水泥地。如果身边有儿童，一定要让人看着孩子，蒸汽机在工作时，千万不能让孩子靠近。另外也不要用手去试蒸汽机身的温度。
- 此外，一定要保证整个蒸汽机有能够排气的通道。如果活塞不幸卡住，小油漆桶里面的压力就会越来越大，最严重的情况下，小油漆桶可能发生爆炸，这就非常危险。
广告
小提示
- 你可以把用易拉罐做成的蒸汽机放在小船的后面，铜管的两头均朝后并浸入水中，这样就做成了一条玩具船。如果想环保一点，就可以用塑料饮料瓶或装漂白剂的瓶子剪一个简单的小船的形状。
广告
警告
- 蒸汽机在工作时，一定要使用钳子、尖嘴钳或戴上厨房手套来触碰蒸汽机。
- 除浸入水中外，铜管不可以任何形式封起来。虽说可能性较小，但是铜管内积聚的压力也是有可能引起爆炸、造成伤害的。
- 除非你对蒸汽机的构造了如指掌，否则千万不要尝试用锅炉制造更加复杂的蒸汽机。锅炉爆炸，哪怕是小型锅炉爆炸，也会造成巨大的伤害。
- 如果你一定要在蒸汽机工作时移动它，千万不能使铜管的两端对准任何人，否则喷出的蒸汽或热水会把人烫伤。
广告
你需要准备
易拉罐蒸汽机
- 易拉罐
- 铁皮剪或大剪刀
- 尖嘴钳
- 打孔器
- 茶蜡
- 铝箔
- 1/8英寸（3.175厘米）直径的铜管
- 铅笔或圆木棒
- 水
- 碗
油漆桶蒸汽机
- 1加仑容积的油漆桶（最好是没有装过油漆的油漆桶，如装过油漆，就要用肥皂和清*水彻底洗干净）
- 1夸脱（1.136升）容积的油漆桶（要求同上）
- 6米长、1/4英寸（0.64厘米）直径的铜管
- 金属胶带
- 2个软木塞
- 金属接线盒
- 15厘米长、直径1/2英寸（1.27厘米）的铜管
- 12厘米x24厘米大的金属网
- 35厘米长、1/8英寸（0.32厘米）或1/4英寸（0.64厘米）直径的硬塑料管
- 2个夹在塑料管上的软管夹
- 木炭（可用火柴点燃的最佳）
- 1.5厘米长、3/8英寸（0.96厘米）直径的软木棒（一头为空心）
- 螺丝起子
- 钻子
- 锤子
- 铁皮剪或剪刀
- 尖嘴钳
参考
- http://sci-toys.com/scitoys/scitoys/thermo/thermo.html#rotary
- http://scitoys.com/scitoys/scitoys/thermo/thermo.html#boat - "易拉罐蒸汽机"的制作方法
- http://www.blm.gov/wo/st/en/res/Education_in_BLM/Learning_Landscapes/For_Teachers/science_and_children/steel_rails_and_iron/posterback.print.htm - "油漆桶蒸汽机" 的制作方法
- http://en.wikipedia.org/wiki/Steam_engine
广告
