工业革命的发展

纽科门引擎

几年后，另一位英国工程师，托马斯·纽科门，开发了更高效的蒸汽泵由油缸装上一个活塞——这个设计灵感来自帕平前面提到的想法。当气缸充满蒸汽时，一个配重泵柱塞将活塞移动到行程的最上端。随着冷却水的进入，蒸汽凝结，形成真空。的大气压力在矿井中，作用于活塞，使其在气缸中向下运动，泵柱塞被产生的力提起。

因为萨弗里已经为他的蒸汽装置获得了广泛的专利，纽科伦不能为他的发动机申请专利。因此，他开始与萨弗里合作，并于1712年共同制造了第一台活塞式蒸汽泵。几年后，斯米顿改进了纽科门发动机，几乎翻了一番效率．尽管这种发动机只能将蒸汽中的热能的1%转化为机械能，但在50多年的时间里，它们一直无人能敌。

瓦特的引擎

1765年詹姆斯·瓦特苏格兰仪器制造商和发明家，通过增加一个独立的纽科门发动机冷凝器使…变得不必要热每次冲程都要冷却气缸。由于发动机运行时汽缸和活塞保持在蒸汽温度，燃料成本下降了大约75%。

瓦特与马修·博尔顿他在附近的Soho拥有一家工厂伯明翰,英格兰。在博尔顿的坚持下，他着手研制一种能使发动机旋转的新型发动机轴而不是提供简单的上下运动。他找到了一种方法，使活塞和连杆(横梁)之间的连接不灵活，并发明了特殊的齿轮装置，将横梁的上下运动转化为圆周运动。一个沉重的飞轮是为了消除气缸中活塞作用给发动机轴的力的变化而增加的。蒸汽流向发动机是由连接在飞轮上的调速器调节的。此外，瓦特还在活塞两侧施加蒸汽，使活塞受力更均匀，动力更大。

尽管建造瓦特的要困难得多循环的发动机开辟了一个全新的应用领域:它使蒸汽机能够用于工厂和棉纺厂的旋转机器。旋转发动机被广泛采用;据估计，到1800年瓦特和博尔顿已经制造了500台发动机，其中不到40%是泵式发动机，其余都是旋转式发动机。

高压蒸汽机

尽管瓦特明白利用的扩张力量蒸汽在汽缸内，他拒绝在高压下使用蒸汽，原因是安全．这限制了蒸汽机的应用。然而，到了19世纪初，这位美国发明家奥利弗·埃文斯建造了一台固定式高压蒸汽机，用于驱动旋转破碎机生产农业用的石灰石粉。几年之内，埃文斯就设计出了重量更轻的高压蒸汽机，可以完成其他各种任务，比如驱动锯木厂、播种谷物和为疏浚船提供动力。从1806年到大约1816年，他生产了100多台蒸汽机，用于螺旋压力机加工纸张、棉花和烟草。

使用高压蒸汽的其他主要进展是由理查德•特里维西克在19世纪早期的英国。1803年，特里维西克制造了世界上第一辆蒸汽机车。两年后，他改造了他的高压蒸汽机来驱动炼铁机推动有桨轮帮助的驳船。

瓦特的发动机只能将蒸汽中2%多一点的热能转化为热能。埃文斯、特里维西克和其他人的改进(例如，三个独立的膨胀循环和更高的蒸汽温度)使蒸汽机的效率到1900年提高到17%左右。然而，在接下来的十年里，蒸汽机在许多重要的应用中被效率更高的蒸汽所取代涡轮．由于技术的进步和高温蒸汽的使用，蒸汽轮机已经达到了大约40%的热能转换效率。