流体机械（以流体为工质进行转换的机械）

简介

流体机械所用的能源，最多的是燃料（煤、石油和天然气等）的化学能，它们以热能的形式释放出来，然后再转化为机械能或电能（如燃气轮机和汽轮机）。此外，风力机、水轮机和膨胀机可以直接或将能量转换为电能后带动从动机。水轮机、汽轮机和燃气轮机的工质分别为水、蒸汽和燃气。泵输送的是水、油或其他液体。通风机和压缩机输送各种气体。风力机和膨胀机的工质分别为空气和其他气体。风动工具和气动马达的工质为压缩空气或其他压缩气体。液压马达的工质为液压油。

各种流体机械由于作用原理、结构形式和用途不同，所用工质的温度、流量和压力的差别也很大。根据工作原理，流体机械可分为容积式和动力式。容积式流体机械依靠运动元件改变工作容积来实现能量转化。动力式流体机械依靠高速旋转叶片与流体之间力的相互作用来转换能量，又称透平机械。还有一种喷射器也属于动力式，其工作原理是高速喷射的流体与被抽吸流体相混合而交换能量，并以此传递能量。另外，根据结构，流体机械可分为旋转式和往复式。动力式流体机械通常是旋转式，容积式流体机械既有旋转式的也有往复式。

历史

根据泵阀英才网张博士调查，机械始于工具，工具是简单的机械。人类最初制造的工具是石刀、石斧和石锤。现代各种复杂精密的机械，都是从古代简单的工具逐步发展而来的。古代由于交通不便，文化交流很少，世界上几个基本独立的文化区域，如东亚和南亚、西亚和欧洲的机械发展情况各不相同。如中国古代机械起源早，发展较快，在13、14世纪曾居世界前列，是独立发展的，与其他地区联系不多。公元前三千年以前(史前期)，人类已广泛使用石制和骨制的工具。搬运重物的工具有滚子、撬棒和滑橇等，如古埃及建造金字塔时就已使用这类工具。公元前3500年后不久，古巴比伦的苏美尔已有了带轮的车，是在橇板下面装上轮子而成。

史前发展

史前期的重要工具有弓形钻和制陶器用的转台。弓形钻由燧石钻头、钻杆、窝座和弓弦等组成。往复拉动弓便可使钻杆转动，用来钻孔、扩孔和取火。弓形钻后来又发展成为弓形车床，成为更有效的工具。

埃及第三至第六王朝(约公元前2686～前2181)的早期，开始将牛拉的原始木犁和金属镰刀用于农业。铜制工具的制造多用锻打法。约公元前2500年，欧亚之间地区就曾使用两轮和四轮的木质马车。埃及古代墓葬中曾发现公元前1500年前后的两轮战车。叙利亚在公元前1200年制造了磨谷子用的手磨。

建筑使用

在建筑和装运物料过程中，已使用了杠杆、绳索滚棒和水平槽等简单工具。滑轮最早出现于公元前日世纪，亚述人用作城堡上的放箭机构。绞盘最初用在矿井中提取矿砂和从水井中提水。这时，埃及的水钟、虹吸管、鼓风箱和活塞式唧筒等流体机械也得到初步的发展和应用。

这时期在古代水力机械方面的发展是，首先扩大了桔槔式提水工具和吊桶式水车的使用范围；创造了涡形轮和诺斯水磨等新的流体机械，前者靠转动螺纹形杆，将水由低处提到高处，主要用于罗马城市的供水，后者用来磨谷物，靠水流推动方叶轮而转动，其功率不到半马力。功率较大的有维特鲁维亚水磨，水轮靠下冲的水流推动，通过适当选择大小齿轮的齿数，就可调整水磨的转速，其功率约三马力，后来提高到五十马力，成为当时功率最大的原动机。

利用活塞和气缸制成的压力泵和吸水泵，在此时期也有发展。最早出现的是用来灭火的菲罗压力泵，后来又有了从井中提水的吸水泵和压力泵，以及罗马人用于灭火的双筒柱塞泵。

历史发展

古代水力机械方面，出现了下冲或上冲式水轮机(水磨)，以及风磨和风轮机。水平下冲式水轮机是由早期水磨改进而成的，到12、13世纪已用作采矿、粉碎、冶炼等作业的动力。这种水轮机经过改进后，于14世纪又发展成为大型上冲式水轮机，用于提升矿石。这一时期西欧在水力利用方面有很大进展，水轮机作坊迅速增加。

公元1500～1750年，机械技术发展极为迅速。材料方面的进展主要表现在用钢铁、特别是用生铁代替木材制造机器、仪器和工具。同时，为了解决采矿中的运输问题，在1770年前后，英国发展了马拉有轨货车。先是用木轨，后又换成铁轨。

水泵在此时期也有了发展，它主要用于解决当时矿井排水和城市供水问题，包括矿井排水泵、正向旋转泵(1588)和离心泵(1689)等。

这时意大利发明了水压空气压缩机(俗称水风箱)，它可用作熔炼钢铁的鼓风机，以取代旧式的皮老虎。1759年又出现了大型鼓风机。风力机械如风磨的应用也更广泛，数量增加，仅英国就已有数千台之多，用于磨粉、泵水和锯木。

这一时期，在欧洲诞生了工程科学。许多科学家，如牛顿、伽利略、莱布尼兹、玻意耳、胡克等，他们为新科学奠定了多方面的理论基础。

近代历史

为了鼓励创造发明，意大利和英国分别在1474和1561年建立了专利机构。十七世纪60年代还建立了科学学会，如英国皇家学会。英国于1665年开始出版科学报告会文献，法国约于同时建立了法国科学院。俄、德两国也分别于1725和1770年建立了俄国科学院和柏林科学院。这些学术机构冲破了当时教会的禁锢展开自由讨论，交流学术观点和实验结果，因而极大的促进了科学技术以及机械工程的发展。