流體機械

流體機械所用的能源，最多的是燃料（煤、石油和天然氣等）的化學能，它們以熱能的形式釋放出來，然後再轉化為機械能或電能（如燃氣輪機和汽輪機）。此外，風力機、水輪機和膨脹機可以直接或將能量轉換為電能后帶動從動機。水輪機、汽輪機和燃氣輪機的工質分別為水、蒸汽和燃氣。泵輸送的是水、油或其他液體。通風機和壓縮機輸送各種氣體。風力機和膨脹機的工質分別為空氣和其他氣體。風動工具和氣動馬達的工質為壓縮空氣或其他壓縮氣體。液壓馬達的工質為液壓油。

各種流體機械由於作用原理、結構形式和用途不同，所用工質的溫度、流量和壓力的差別也很大。根據工作原理，流體機械可分為容積式和動力式。容積式流體機械依靠運動元件改變工作容積來實現能量轉化。動力式流體機械依靠高速旋轉葉片與流體之間力的相互作用來轉換能量，又稱透平機械。還有一種噴射器也屬於動力式，其工作原理是高速噴射的流體與被抽吸流體相混合而交換能量，並以此傳遞能量。另外，根據結構，流體機械可分為旋轉式和往複式。動力式流體機械通常是旋轉式，容積式流體機械既有旋轉式的也有往複式。

根據泵閥英才網張博士調查，機械始於工具，工具是簡單的機械。人類最初製造的工具是石刀、石斧和石錘。現代各種複雜精密的機械，都是從古代簡單的工具逐步發展而來的。古代由於交通不便，文化交流很少，世界上幾個基本獨立的文化區域，如東亞和南亞、西亞和歐洲的機械發展情況各不相同。如中國古代機械起源早，發展較快，在13、14世紀曾居世界前列，是獨立發展的，與其他地區聯繫不多。公元前三千年以前(史前期)，人類已廣泛使用石制和骨制的工具。搬運重物的工具有滾子、撬棒和滑橇等，如古埃及建造金字塔時就已使用這類工具。公元前3500年後不久，古巴比倫的蘇美爾已有了帶輪的車，是在橇板下面裝上輪子而成。

史前期的重要工具有弓形鑽和制陶器用的轉檯。弓形鑽由燧石鑽頭、鑽桿、窩座和弓弦等組成。往複拉動弓便可使鑽桿轉動，用來鑽孔、擴孔和取火。弓形鑽後來又發展成為弓形車床，成為更有效的工具。

埃及第三至第六王朝(約公元前2686～前2181)的早期，開始將牛拉的原始木犁和金屬鐮刀用於農業。銅製工具的製造多用鍛打法。約公元前2500年，歐亞之間地區就曾使用兩輪和四輪的木質馬車。埃及古代墓葬中曾發現公元前1500年前後的兩輪戰車。敘利亞在公元前1200年製造了磨穀子用的手磨。

在建築和裝運物料過程中，已使用了槓桿、繩索滾棒和水平槽等簡單工具。滑輪最早出現於公元前日世紀，亞述人用作城堡上的放箭機構。絞盤最初用在礦井中提取礦砂和從水井中提水。這時，埃及的水鍾、虹吸管、鼓風箱和活塞式唧筒等流體機械也得到初步的發展和應用。

這時期在古代水力機械方面的發展是，首先擴大了桔槔式提水工具和吊桶式水車的使用範圍；創造了渦形輪和諾斯水磨等新的流體機械，前者靠轉動螺紋形桿，將水由低處提到高處，主要用於羅馬城市的供水，後者用來磨穀物，靠水流推動方葉輪而轉動，其功率不到半馬力。功率較大的有維特魯維亞水磨，水輪靠下沖的水流推動，通過適當選擇大小齒輪的齒數，就可調整水磨的轉速，其功率約三馬力，後來提高到五十馬力，成為當時功率最大的原動機。

利用活塞和氣缸製成的壓力泵和吸水泵，在此時期也有發展。最早出現的是用來滅火的菲羅壓力泵，後來又有了從井中提水的吸水泵和壓力泵，以及羅馬人用於滅火的雙筒柱塞泵。

古代水力機械方面，出現了下沖或上沖式水輪機(水磨)，以及風磨和風輪機。水平下沖式水輪機是由早期水磨改進而成的，到12、13世紀已用作採礦、粉碎、冶鍊等作業的動力。這種水輪機經過改進后，於14世紀又發展成為大型上沖式水輪機，用於提升礦石。這一時期西歐在水力利用方面有很大進展，水輪機作坊迅速增加。

公元1500～1750年，機械技術發展極為迅速。材料方面的進展主要表現在用鋼鐵、特別是用生鐵代替木材製造機器、儀器和工具。同時，為了解決採礦中的運輸問題，在1770年前後，英國發展了馬拉有軌貨車。先是用木軌，后又換成鐵軌。

水泵在此時期也有了發展，它主要用於解決當時礦井排水和城市供水問題，包括礦井排水泵、正向旋轉泵(1588)和離心泵(1689)等。

這時義大利發明了水壓空氣壓縮機(俗稱水風箱)，它可用作熔鍊鋼鐵的鼓風機，以取代舊式的皮老虎。1759年又出現了大型鼓風機。風力機械如風磨的應用也更廣泛，數量增加，僅英國就已有數千台之多，用於磨粉、泵水和鋸木。

這一時期，在歐洲誕生了工程科學。許多科學家，如牛頓、伽利略、萊布尼茲、玻意耳、胡克等，他們為新科學奠定了多方面的理論基礎。

為了鼓勵創造發明，義大利和英國分別在1474和1561年建立了專利機構。十七世紀60年代還建立了科學學會，如英國皇家學會。英國於1665年開始出版科學報告會文獻，法國約於同時建立了法國科學院。俄、德兩國也分別於1725和1770年建立了俄國科學院和柏林科學院。這些學術機構衝破了當時教會的禁錮展開自由討論，交流學術觀點和實驗結果，因而極大的促進了科學技術以及機械工程的發展。