第174章 蒸汽機

科學院,機械所。

蘇河看著眼前的大家伙,歷時一年的研發,蒸汽機終于從散件,組裝成一個機器。

他本以為有著後世的知識,用幾個月時間就能把蒸汽機制造出來。

想得太美好,真上手制造蒸汽機,需要攻克一個又一個難關。

蘇河遇到的第一個難關,就是蒸汽機的原型機。

蒸汽機的原理很簡單,把熱能轉換成機械能的裝置。

形象的說,就是燒開水,蒸汽頂起壺蓋。

原理非常簡單,想讓蒸汽機具有更高的熱效率,成為能使用的蒸汽機,就極為困難。

蘇河制造蒸汽機的目的,是為了取代水力,成為工廠的動力。

他就不能制造最原始,只能用于抽水的蒸汽機。

蘇河必須要制造,熱效率可以達到,後世歷史上瓦特改良的蒸汽機。

他記得蒸汽機的結構,主要結構有氣缸、曲軸、連桿、飛輪。

其他的蒸汽機細節,記得不太清晰。

蘇河只能通過制造小型原型機的方式,一點點的完善蒸汽機。

壓力表這種小配件,都需要反復設計,驗證它的可行性。

這就是從頭開始,制造蒸汽去的難度。一個小配件,都需要重新設計制造。

蒸汽機原型機設計工作,由蘇河和田家鵬,帶領蘇河的學生們完成。

蘇河先向他們講明蒸汽機的原理。

他和學生們,開始制造一個迷你的蒸汽機,弄明白蒸汽機的各種結構。

這個過程持續了半年時間,蘇河和田家鵬,終于制造出來蒸汽機的原型機。

蒸汽機主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連桿機構、滑閥配汽機構、調速機構和飛輪等部分組成。

蘇河記得瓦特對蒸汽機的改良,根據現在的機械加工條件。

他在驗證原型機的過程,也完成分離式冷凝器、汽缸外設置絕熱層、用油潤滑活塞、行星式齒輪、平行運動連桿機構、離心式調速器、節氣閥、壓力計等配件的設計加工。

蒸汽機原型機的制造工作,主要是杜康杰和陸金兩名工匠,帶領大量的九級工完成。

杜康杰是加工槍管的頂尖人才,他負責蒸汽機最重要的氣缸。

蒸汽機氣缸對加工精度要求極高,必須要保證氣缸的光滑。

杜康杰等工匠,用鏜床加工廢了五千多米的鋼管,才掌握蒸汽機氣缸的加工技術。

陸金是冶金方面的人才,他負責蒸汽機的材料,還有最為重要的鍋爐。

蒸汽機有點部件要耐用,需要硬度更高的鋼材。

有的部件更換方便,要用更軟一些的鋼材。

蒸汽機出現事故,蒸汽機損壞不可怕。

鍋爐蒸汽爆炸,產生的威力比炮彈都強大。

必須要保證,鍋爐材料能承受高壓蒸汽。

蒸汽機原型機成功之後,蘇河帶領工匠,制造標準蒸汽機。

它就是把原型機放大,使用高壓蒸汽,加強蒸汽機的功率。

蘇河集結秦王府,所有高端的工匠,采取眾人的智慧,經歷數個月的技術攻關。

他在蒸汽機項目,投入三十八萬兩銀幣。

現在終于制造出,品質合格的蒸汽機。

通過低壓蒸汽測試,這個蒸汽機已經能正常運轉。

蘇河認為擺放在他面前的這個蒸汽機,已經能達到瓦特蒸汽機同水平的熱效率。

他模了模新鮮出爐的蒸汽機,希望它這次正式開機能成功。

蒸汽機制造成功,工業將會插上一對翅膀,不再局限于河流周邊地區。

只要有煤和水的地區,就能建立工業區。

陸金站了出來,對蘇河說道:「秦王殿下,請您離開這個房間。

鍋爐經過改進後,運轉多次,只發生漏氣,沒有發生爆炸。

但這里還是太危險,請您去外面等待。」

陸金可不敢讓蘇河待在這里,他初期制造鍋爐,沒有經驗。

緊急情況,沒來的及打開泄氣閥。

那天鍋爐發生爆炸,在鍋爐旁邊的人,當場就死亡十三人。

又有二十五人受到嚴重的燙傷,沒有辦法再參與制造鍋爐。

自從出現這次事故,每個人都緊繃安全這根線。

鍋爐房專門建設在鋼筋混凝土房間。

減少鍋爐爆炸,造成的損失。

半米厚的鋼筋混凝土牆壁,安全感十足,不會讓鍋爐傷害到牆外的人。

陸金通過改進鍋爐的鋼材強度。

秦王殿下又重新設計自動減壓閥、自動泄氣閥等手段。

只要做好安全檢查,現在鍋爐非常安全。

基本不會發生爆炸,最多就是造成蒸汽泄露,大量的水蒸氣燙傷周圍人員。

陸金可不敢賭鍋爐不出事。

他真敢把秦王殿下留在這里。

哪怕這次蒸汽機試驗成功,他也要卷鋪蓋走人。

蘇河知道陸金的擔憂,他更知道這種不成熟的蒸汽機,可能出現的危險。

蘇河帶著田家鵬等人,來到牆外。

他們透過安裝折射透鏡的玻璃窗口,觀察著房間內蒸汽機的情況。

這種類似潛望鏡的設計,哪怕房間內發生爆炸或是蒸汽泄露。

爆破的碎片和泄露的蒸汽,也不會通過窗口傷害到牆外的人。

陸金吩咐道:「鍋爐,添煤,時刻注意壓力表數值。」

鍋爐內的水,很快就燒開,高溫高壓的蒸汽,沿著管道進入蒸汽機中。

陸金打開蒸汽機的進氣閥,蒸汽進入蒸汽機的氣缸中。

蒸汽推動活塞運動,活塞帶動連桿運動。

連桿兒通過曲軸帶動飛輪,飛輪開始高度轉動。

蘇河看著蒸汽機動了起來,他設計的蒸汽機是雙缸往復式蒸汽機。

連桿運動的同時,自動打開氣缸的閥門。

閥門控制蒸汽到達汽缸的時間,經主汽閥和節流閥進入滑閥室,受滑閥控制交替地進入汽缸的左側或右側,推動活塞運動。

蒸汽在汽缸內推動活塞做功,冷卻的蒸汽通過管道被引入冷凝器重新凝結為水。

這個過程在蒸汽機運動時不斷重復。

田家鵬激動的說道:「動起來了,蒸汽機動起來了。

我們成功了,竟然真的成功了。」

秦雲驚喜的說道:「老師,我們成功了。

今後有了蒸汽機,工廠就再也不會因為河流斷流停產。

我娘親也不用唉聲嘆氣,好長時間留在家里,不能去工廠工作。」

他們高興沒有多久,運轉的蒸汽機氣缸突然大量漏氣。

蒸汽機帶著噗噗噗的聲音,停止了運轉。

與此同時,鍋爐管道的連接處,也發生噗噗噗的蒸汽泄露聲音。

大量的高溫高壓蒸汽,開始泄漏。

蘇河看到這種情況,他就知道自己忘記考慮,蒸汽機最重要的事情。

蒸汽機和鍋爐的密封問題。

之前運轉的原型機,只是驗證蒸汽機的原理。

小鍋爐的蒸汽壓力非常低,只是讓蒸汽機動起來,憑借鍋爐管道和氣缸自身結構密封,不會出現嚴重的蒸汽泄露。

現在蒸汽機正式運行,使用高壓蒸汽驅動。

高壓蒸汽在汽缸內,不經過密封,會直接沖出氣缸。

蒸汽機現在這個情況,就是高壓蒸汽泄露的情況。

陸金看到蒸汽機出現問題,他立刻打開鍋爐的泄壓閥,同時停止給鍋爐添煤。

鍋爐壓力穩定之後,陸金才打開房門,讓蘇河等人進來。

陸金立刻上前說道:「秦王殿下。

我們經過檢查,蒸汽機沒有出現損壞。

蒸汽機漏氣,可能是鍋爐的壓力太高。

我們用不用降低鍋爐的壓力,再重新試驗一遍。」

蘇河擺了擺手,說道:「蒸汽機現在出現漏氣的情況。

這是蒸汽機密封工作沒有做好。

我們必須要重新設計蒸汽機的密封。」

陸金疑惑的問道:「秦王殿下,我們鍋爐之前怎麼沒有出現漏氣情況。

我感覺蒸汽機各個部件很嚴密,為什麼出現了漏氣情況。」

蘇荷走到蒸汽機管道旁邊,看著上面精巧的鉚釘。

「陸工,鍋爐管道采用鉚接。

連接處不是很嚴密,但之前主要驗證鍋爐是否能輸出蒸汽,壓力也沒有加這麼高。

鍋爐管道完全敞開,蒸汽通暢順利,這才沒有蒸汽泄漏。

他接上蒸汽機之後,鍋爐管道承受的蒸汽壓力高,才出現泄漏的情況。

我們先在必須要解決密封問題。」

杜康杰詢問道:「秦王殿下,蒸汽壓力太大。

氣缸內的活塞又需要不斷運動,用什麼材料密封,才不會影響蒸汽機的運轉情況。」

蘇河在進入屋內時,他已經想好蒸汽機的密封材料。

蒸汽機的最佳密封材料,那就是橡膠墊,既便宜又好用。

但橡膠樹現在還在南美洲,華夏大地只有瓊州等少量地區能種植橡膠樹。

哪怕現在能獲得橡膠樹的幼苗,等到橡膠樹產膠,那也需要十幾年的時間。

用杜仲膠提煉橡膠,並把它轉化成可以使用的橡膠。

這種化工技術,憑借他們連三酸兩堿都沒量產的化工體系,根本做不到。

現在蒸汽機和蒸汽管道的密封,只能采用替代辦法。

一共有兩種替代辦法,正好分為低端和高端。

低端的辦法,就是用侵油的麻繩達到密封目的。

蘇河在前世看過大英帝國古老的蒸汽機。

蒸汽機發明,那可是出現在橡膠使用之前。

很多蒸汽機就是用這種辦法達到密封效果。

另一種高端的辦法,就是采用金屬密封墊。

純銅的金屬墊,質地很軟,不會磨損氣缸,能達到很好的密封效果。

後世的核設施,就是采用金屬密封墊。

這種金屬密封墊,對工匠的技術要求極高。

必須要保證密封墊分毫不差,一點縫隙都沒有,才能達到密封效果。

「杜工,我暫時想到兩種密封辦法。

蒸汽壓力不太高的低端蒸汽機。

比如用于抽水、礦場、小工廠。

這種對機器效率要求不高,可以隨時停機的應用場景。

采用侵油的麻繩進行密封,只要更換的勤快一些,它能達到密封目的。

對于蒸汽壓力較高,使用情況非常嚴苛的蒸汽機。

我們可以采用純銅制造的密封墊,對蒸汽機和蒸汽管道進行密封。

純銅能承受極大的壓力,它質地較軟,不會影響管道和氣缸。

但對于工匠的手藝要求非常高。」

杜康杰听到蘇河的話,他眼楮一亮。

「請秦王殿下放心,我們用純銅密封墊試一試。

我親自帶領工匠加工密封墊,一定會加工出合格的密封墊。」

蘇河和田家鵬等人,重新給蒸汽機設計密封結構。

蒸汽機密封結構設計好,通過麻繩驗證,能達到密封效果。

工匠開始加工純銅密封墊,應用到蒸汽機上。

蒸汽機要求的密封墊,精度非常高。

工匠們第一次加工精度這麼高的東西,他們都集中精力。

蘇河等待著工匠們的好消息。

他離開科學院,處理其他的事物。

這段時間科舉剛剛完成,正式放榜的時候。

蘇河還要接見上榜的士子,在國子監給他們講課。

這次科舉涌現了許多人才,這次有小學提前畢業的人才,參加科舉考試。

蘇河本以為他通過小學培養的人才,可以在科舉中獨佔鰲頭。

沒想到大明的人才真多,前三名不是小學培養的人才,連本地人才都不是。

第一名李岩,第二名牛金星,第三名冒襄。

這三名人才,蘇河印象都很深刻。

李岩和牛金星,那是歷史上闖王後期的重要人才。

冒襄復社四公子,名氣不算太高。

李岩有才能,但沒有被李自成重用。

牛金星才能也很出色,就是得權之後,嫉賢妒能排除異己。

他這種奸臣,蘇河一向是有才就可以使用。

他對臣子的道德要求不高,只讓他們遵紀守法。

臣子都一團和氣,他這個君主就要睡不著覺了。

………………………………

「秦王殿下,純銅密封墊制造成功,蒸汽機已經完美運行長達一天時間。」

蘇河正在國子監,給新入學的學子講課。

他听到田家鵬匯報的這個消息。

蘇河立刻把課程交給其他人,前往科學院觀察蒸汽機的情況。

冒襄好奇的說道:「大家知道什麼是爭氣雞嗎?

秦王殿下這麼激動,都放棄給我們講課。」

牛金星猜測道:「我認為,爭氣雞應該是一種藥物。

看看大蒜素和牛痘造成的影響。

秦王治下一直很穩定,沒有遭受到大規模瘟疫的侵襲。

這兩種藥物功不可沒,特別是牛痘直接遏制了天花。

讓這種肆虐華夏大地的瘟疫,直接被我們戰勝,這是遠超三皇五帝的功績。

爭氣雞,听著就像牛痘,會不會是解決鼠疫的特效藥。

感覺不太可能,解決鼠疫,那應該叫爭氣貓。」

國子監的學子們,都在討論蒸汽機是什麼東西。

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