汽涡轮机漫谈 江铭辉 五梦网
一、希罗的蒸汽锅轮
希罗，古希腊人，数学家、测量学家、机械发明家。出生埃及的亚历山大城，有十余本书流传下来。从那十余本书中，他的蒸汽转球（aeolipile）显示他是一位学问渊博的技师。
图1：希罗所发明的蒸汽锅轮。
如图1，锅子里的水被烧开之后，所产生的蒸气会通过锅子上面的两支管子进入球内。球内的蒸汽会从方向相反的两支弯曲管子的喷嘴喷出而使球旋转。这实在是一个了不起的发明，它与今日的汽涡轮机原理相同。可惜的是，希罗的伟大创意，在当时只被视为一种玩具，而没有人再进一步的研究发展，因为当时的奴隶劳动力非常便宜，因此也没有人想到要去实际的利用这机械。
二、蒸汽自动车
但是这个伟大的发明，是不会被埋没的，它终将又为人类所发掘。就在蒸汽火车尚未被发明以前，就有人设计一种如图2的「牛顿式蒸汽反动推力自动车」，它是利用牛顿的反作用力原理使放在车台上的气锅向着后面方向喷出蒸汽，推动车子往前方行驶。
图2：牛顿反作用原理设计的所谓「蒸汽自动车」。
这种「蒸汽自动车」所利用的只是希罗「蒸汽转球」精髓的一部分，也就是说它只利用蒸汽的反作用原理推动物体。希罗的「蒸汽转球」最大的精华是蒸汽由喷嘴喷出所产生的回转力，这一点却没有被使用到。
三、反动式、冲动式
但是我们也不用灰心，到了公元1629年意大利科学家迪‧布兰卡（Giovanni De Branca），利用高速蒸汽之冲力转动翼轮，即如图3所示，在锅炉上方装喷嘴，由喷嘴流出之高速蒸汽的力量转动翼轮。为了区别起见，人们将希罗利用蒸汽喷流的反作用力，转动空心球叫做反动式，而布兰卡利用蒸汽喷流之力，叫做冲动式。
图3：意大利科学家迪‧布兰卡利用高速蒸汽喷到翼轮发明冲动式汽涡轮机。
四、第一部实汽轮机
至1882年瑞典工程师迪‧拉瓦（De Laval）利用迪‧布兰卡原理，使用两个喷嘴流出之蒸汽转动翼轮，创造第一部实用汽轮机（图4）。
图4：瑞典工程师迪‧拉瓦，利用两个喷嘴冲击翼轮，创造第一部实汽轮机。
五、今日推动发电机的汽轮机
图5：帕森与现代的汽涡轮机
隔2年，1884年英国的帕森（C.A. Parsons）（图5），发明10马力的反动式汽轮机，回转的速度每分钟高达17000转。由汽轮机发展的历史可知，由蒸汽作用的差别，汽轮机可分为冲动式（Impulse）及反动式（Reaction）及冲动、反动混合式三种，冲动式就是蒸汽喷嘴固定不动，由喷嘴喷出蒸汽转动汽机翼轮。反动式就是蒸汽喷嘴固定于翼轮，利用喷嘴喷出气体之反作用力转动翼轮（图6）。汽轮机自从希罗发明以来，历经数千年改进，今日已是核能及火力发电厂推动发电机产生电力的主要设备。如果说电力是工业之母，那么汽轮机可说推动工业的原动力（图7）。
图6：反动式和冲动式两者都会造成汽涡轮机转动，但反动式汽涡轮机的旋转是靠蒸汽的反作用力，冲动式则是靠蒸汽的动力。
图7：此图是由燃料（燃煤、燃油、核能）产生热能燃烧锅炉的水，使水变成蒸汽推动汽涡轮机，带动发电机产生电力，再由输配电线传送出去到用户。