第174章 蒸汽机
科学院,械所。
苏河看着眼前的大家伙,历时一年的研发,蒸汽终于从散件,组装成一个器。
他本以为有着后世的知识,用几个月时间就能把蒸汽制造出来。
想得太美好,真上制造蒸汽,需要攻克一个又一个难关。
苏河遇到的第一个难关,就是蒸汽的原型。
蒸汽的原理很简单,把热能转换成械能的装置。
形象的,就是烧开水,蒸汽顶起壶盖。
原理非常简单,想让蒸汽具有更高的热效率,成为能使用的蒸汽,就极为困难。
苏河制造蒸汽的目的,是为了取代水力,成为工厂的动力。
他就不能制造最原始,只能用于抽水的蒸汽。
苏河必须要制造,热效率可以达到,后世历史上瓦特改良的蒸汽。
他记得蒸汽的结构,主要结构有气缸、曲轴、连杆、飞轮。
其他的蒸汽细节,记得不太清晰。
苏河只能通过制造型原型的方式,一点点的完善蒸汽。
压力表这种配件,都需要反复设计,验证它的可行性。
这就是从头开始,制造蒸汽去的难度。一个配件,都需要重新设计制造。
蒸汽原型设计工作,由苏河和田家鹏,带领苏河的学生们完成。
苏河先向他们讲明蒸汽的原理。
他和学生们,开始制造一个迷你的蒸汽,弄明白蒸汽的各种结构。
这个过程持续了半年时间,苏河和田家鹏,终于制造出来蒸汽的原型。
蒸汽主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆构、滑阀配汽构、调速构和飞轮等部分组成。
苏河记得瓦特对蒸汽的改良,根据现在的械加工条件。
他在验证原型的过程,也完成分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆构、离心式调速器、节气阀、压力计等配件的设计加工。
蒸汽原型的制造工作,主要是杜康杰和陆金两名工匠,带领大量的九级工完成。
杜康杰是加工枪管的顶尖人才,他负责蒸汽最重要的气缸。
蒸汽气缸对加工精度要求极高,必须要保证气缸的光滑。
杜康杰等工匠,用镗床加工废了五千多米的钢管,才掌握蒸汽气缸的加工技术。
陆金是冶金方面的人才,他负责蒸汽的材料,还有最为重要的锅炉。
蒸汽有点部件要耐用,需要硬度更高的钢材。
有的部件更换方便,要用更软一些的钢材。
蒸汽出现事故,蒸汽损坏不可怕。
锅炉蒸汽爆炸,产生的威力比炮弹都强大。
必须要保证,锅炉材料能承受高压蒸汽。
蒸汽原型成功之后,苏河带领工匠,制造标准蒸汽。
它就是把原型放大,使用高压蒸汽,加强蒸汽的功率。
苏河集结秦王府,所有高端的工匠,采取众人的智慧,经历数个月的技术攻关。
他在蒸汽项目,投入三十八万两银币。
现在终于制造出,品质合格的蒸汽。
通过低压蒸汽测试,这个蒸汽已经能正常运转。
苏河认为摆放在他面前的这个蒸汽,已经能达到瓦特蒸汽同水平的热效率。
他摸了摸新鲜出炉的蒸汽,希望它这次正式开能成功。
蒸汽制造成功,工业将会插上一对翅膀,不再局限于河流周边地区。
只要有煤和水的地区,就能建立工业区。
陆金站了出来,对苏河道:“秦王殿下,请您离开这个房间。
锅炉经过改进后,运转多次,只发生漏气,没有发生爆炸。
但这里还是太危险,请您去外面等待。”
陆金可不敢让苏河待在这里,他初期制造锅炉,没有经验。
紧急情况,没来的及打开泄气阀。
那天锅炉发生爆炸,在锅炉旁边的人,当场就死亡十三人。
又有二十五人受到严重的烫伤,没有办法再参与制造锅炉。
自从出现这次事故,每个人都紧绷安全这根线。
锅炉房专门建设在钢筋混凝土房间。
减少锅炉爆炸,造成的损失。
半米厚的钢筋混凝土墙壁,安全感十足,不会让锅炉伤害到墙外的人。
陆金通过改进锅炉的钢材强度。
秦王殿下又重新设计自动减压阀、自动泄气阀等段。
只要做好安全检查,现在锅炉非常安全。
基本不会发生爆炸,最多就是造成蒸汽泄露,大量的水蒸气烫伤周围人员。
陆金可不敢赌锅炉不出事。
他真敢把秦王殿下留在这里。
哪怕这次蒸汽试验成功,他也要卷铺盖走人。
苏河知道陆金的担忧,他更知道这种不成熟的蒸汽,可能出现的危险。
苏河带着田家鹏等人,来到墙外。
他们透过安装折射透镜的玻璃窗口,观察着房间内蒸汽的情况。
这种类似潜望镜的设计,哪怕房间内发生爆炸或是蒸汽泄露。
爆破的碎片和泄露的蒸汽,也不会通过窗口伤害到墙外的人。
陆金吩咐道:“锅炉,添煤,时刻注意压力表数值。”
锅炉内的水,很快就烧开,高温高压的蒸汽,沿着管道进入蒸汽中。
陆金打开蒸汽的进气阀,蒸汽进入蒸汽的气缸中。
蒸汽推动活塞运动,活塞带动连杆运动。
连杆儿通过曲轴带动飞轮,飞轮开始高度转动。
苏河看着蒸汽动了起来,他设计的蒸汽是双缸往复式蒸汽。
连杆运动的同时,自动打开气缸的阀门。
阀门控制蒸汽到达汽缸的时间,经主汽阀和节流阀进入滑阀室,受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧,推动活塞运动。
蒸汽在汽缸内推动活塞做功,冷却的蒸汽通过管道被引入冷凝器重新凝结为水。
这个过程在蒸汽运动时不断重复。
田家鹏激动的道:“动起来了,蒸汽动起来了。
我们成功了,竟然真的成功了。”
秦云惊喜的道:“老师,我们成功了。
今后有了蒸汽,工厂就再也不会因为河流断流停产。
我娘亲也不用唉声叹气,好长时间留在家里,不能去工厂工作。”
他们高兴没有多久,运转的蒸汽气缸突然大量漏气。
蒸汽带着噗噗噗的声音,停止了运转。
与此同时,锅炉管道的连接处,也发生噗噗噗的蒸汽泄露声音。
大量的高温高压蒸汽,开始泄漏。
苏河看到这种情况,他就知道自己忘记考虑,蒸汽最重要的事情。
蒸汽和锅炉的密封问题。
之前运转的原型,只是验证蒸汽的原理。
锅炉的蒸汽压力非常低,只是让蒸汽动起来,凭借锅炉管道和气缸自身结构密封,不会出现严重的蒸汽泄露。
现在蒸汽正式运行,使用高压蒸汽驱动。
高压蒸汽在汽缸内,不经过密封,会直接冲出气缸。
蒸汽现在这个情况,就是高压蒸汽泄露的情况。
陆金看到蒸汽出现问题,他立刻打开锅炉的泄压阀,同时停止给锅炉添煤。
锅炉压力稳定之后,陆金才打开房门,让苏河等人进来。
陆金立刻上前道:“秦王殿下。
我们经过检查,蒸汽没有出现损坏。
蒸汽漏气,可能是锅炉的压力太高。
我们用不用降低锅炉的压力,再重新试验一遍。”
苏河摆了摆,道:“蒸汽现在出现漏气的情况。
这是蒸汽密封工作没有做好。
我们必须要重新设计蒸汽的密封。”
陆金疑惑的问道:“秦王殿下,我们锅炉之前怎么没有出现漏气情况。
我感觉蒸汽各个部件很严密,为什么出现了漏气情况。”
苏荷走到蒸汽管道旁边,看着上面精巧的铆钉。
“陆工,锅炉管道采用铆接。
连接处不是很严密,但之前主要验证锅炉是否能输出蒸汽,压力也没有加这么高。
锅炉管道完全敞开,蒸汽通畅顺利,这才没有蒸汽泄漏。
他接上蒸汽之后,锅炉管道承受的蒸汽压力高,才出现泄漏的情况。
我们先在必须要解决密封问题。”
杜康杰询问道:“秦王殿下,蒸汽压力太大。
气缸内的活塞又需要不断运动,用什么材料密封,才不会影响蒸汽的运转情况。”
苏河在进入屋内时,他已经想好蒸汽的密封材料。
蒸汽的最佳密封材料,那就是橡胶垫,既便宜又好用。
但橡胶树现在还在南美洲,华夏大地只有琼州等少量地区能种植橡胶树。
哪怕现在能获得橡胶树的幼苗,等到橡胶树产胶,那也需要十几年的时间。
用杜仲胶提炼橡胶,并把它转化成可以使用的橡胶。
这种化工技术,凭借他们连三酸两碱都没量产的化工体系,根本做不到。
现在蒸汽和蒸汽管道的密封,只能采用替代办法。
一共有两种替代办法,正好分为低端和高端。
低端的办法,就是用侵油的麻绳达到密封目的。
苏河在前世看过大英帝国古老的蒸汽。
蒸汽发明,那可是出现在橡胶使用之前。
很多蒸汽就是用这种办法达到密封效果。
另一种高端的办法,就是采用金属密封垫。
纯铜的金属垫,质地很软,不会磨损气缸,能达到很好的密封效果。
后世的核设施,就是采用金属密封垫。
这种金属密封垫,对工匠的技术要求极高。
必须要保证密封垫分毫不差,一点缝隙都没有,才能达到密封效果。
“杜工,我暂时想到两种密封办法。
蒸汽压力不太高的低端蒸汽。
比如用于抽水、矿场、工厂。
这种对器效率要求不高,可以随时停的应用场景。
采用侵油的麻绳进行密封,只要更换的勤快一些,它能达到密封目的。
对于蒸汽压力较高,使用情况非常严苛的蒸汽。
我们可以采用纯铜制造的密封垫,对蒸汽和蒸汽管道进行密封。
纯铜能承受极大的压力,它质地较软,不会影响管道和气缸。
但对于工匠的艺要求非常高。”
杜康杰听到苏河的话,他眼睛一亮。
“请秦王殿下放心,我们用纯铜密封垫试一试。
我亲自带领工匠加工密封垫,一定会加工出合格的密封垫。”
苏河和田家鹏等人,重新给蒸汽设计密封结构。
蒸汽密封结构设计好,通过麻绳验证,能达到密封效果。
工匠开始加工纯铜密封垫,应用到蒸汽上。
蒸汽要求的密封垫,精度非常高。
工匠们第一次加工精度这么高的东西,他们都集中精力。
苏河等待着工匠们的好消息。
他离开科学院,处理其他的事物。
这段时间科举刚刚完成,正式放榜的时候。
苏河还要接见上榜的士子,在国子监给他们讲课。
这次科举涌现了许多人才,这次有学提前毕业的人才,参加科举考试。
苏河本以为他通过学培养的人才,可以在科举中独占鳌头。
没想到大明的人才真多,前三名不是学培养的人才,连本地人才都不是。
第一名李岩,第二名牛金星,第三名冒襄。
这三名人才,苏河印象都很深刻。
李岩和牛金星,那是历史上闯王后期的重要人才。
冒襄复社四公子,名气不算太高。
李岩有才能,但没有被李自成重用。
牛金星才能也很出色,就是得权之后,嫉贤妒能排除异己。
他这种奸臣,苏河一向是有才就可以使用。
他对臣子的道德要求不高,只让他们遵纪守法。
臣子都一团和气,他这个君主就要睡不着觉了。
“秦王殿下,纯铜密封垫制造成功,蒸汽已经完美运行长达一天时间。”
苏河正在国子监,给新入学的学子讲课。
他听到田家鹏汇报的这个消息。
苏河立刻把课程交给其他人,前往科学院观察蒸汽的情况。
冒襄好奇的道:“大家知道什么是争气鸡吗?
秦王殿下这么激动,都放弃给我们讲课。”
牛金星猜测道:“我认为,争气鸡应该是一种药物。
看看大蒜素和牛痘造成的影响。
秦王治下一直很稳定,没有遭受到大规模瘟疫的侵袭。
这两种药物功不可没,特别是牛痘直接遏制了天花。
让这种肆虐华夏大地的瘟疫,直接被我们战胜,这是远超三皇五帝的功绩。
争气鸡,听着就像牛痘,会不会是解决鼠疫的特效药。
感觉不太可能,解决鼠疫,那应该叫争气猫。”
国子监的学子们,都在讨论蒸汽是什么东西。