444、水管锅炉和火管锅炉

  杨凡看了一会，说道：“目前这种蒸汽机还有困难吗，有没有没有解决的问题。”一听这话，陈曦的小脸垮了下来。“问题好多啊，比如，我不知道如何控制蒸汽的压力，如果压力太大，会炸开的。”杨凡点点头，压力容器这块可是学问很深的。“这块我后续给你提供仪表和阀门，轴承也提供给你一些，这些东西的原理也给你，你把下面的学生分成组，分别去彷制简单的阀门、仪表、轴承。”陈曦点了点头，说道：“好的，有了方向就好，我就怕没有思路。另外，蒸汽发生的效果不是很好，我觉得，我还是对锅炉的设计存在某些错误。”杨凡说道：“这个锅炉确实太简陋。锅炉分为水管锅炉和火管锅炉。你的这个就是一个大锅。这样受热面积太小，效率太低，好多燃烧的热量都没有加热到水上，随着烟气排出去了。”陈曦眼睛一亮，确实是这样。她急忙问道：“什么是水管锅炉，什么又是火管锅炉。”杨凡打了个响指，说道：“非常简单，比如在这个炉子里，用很多铁管，里边可以通水，这样煤燃烧的热量可以包围在这些铁管道周围。受热面积大，吸收的热量就多。这种锅炉就是水管锅炉。适合大功率的蒸汽机。”陈曦一听就明白了，自己设计的这个就是炉子上一个大锅。接触面积就是锅底的面积。而老爷说的这个水管锅炉，等于在炉膛上方，密集设置水管。这样每一根的水管的外壁都可以受热。确实极大的提高了受热面积。陈曦忍不住问道：“哪火管锅炉呢，是怎么回事。”“这个简单啊，你把炉子的烟道分成好多管道曲折通过水箱。这样是不是也可以加大换热的面积啊。这种设计就是火管锅炉。区别就是管子里走的水，还是热的烟气。”陈曦听懂了，原理并不难理解。自己完全可以做出来，问题不大。“老爷，哪种更好呢。”“各有利弊吧，不过火管锅炉不适合大功率的锅炉设计。如果是现阶段哪种都无所谓。”杨凡不想限制她们的思路，最好还是都实验一下，自己找出其中的问题和优点更好，授人以鱼不如授人以渔。她们只有形成独立的研究能力，才能在以后的日子里不断进步。而不是完全依赖杨凡提供源源不断的现代资料。那是匠师，不是科学家。否则她们绝对走不了太远。“对这台机器，老爷您有什么建议吗。”陈曦问道。她知道老爷有很多的奇思妙想，往往能给她很大的指导和帮助。杨凡摸摸下巴，考虑了一下。“我觉得，这种机器有几点还可以改进，一个是锅炉做成换热效率更好的水管锅炉或者火管锅炉。同时要把炉子用石棉包起来，这样可以保温效率还能高些。”大明有石棉矿，这东西不新鲜。早在周朝就有火浣布，那就是石棉织成的布匹。元朝时，官办的石棉矿大量出现，明代开采规模更大。“另外我觉得，这种蒸汽机结构简单，造假低。需求主要是两个方向，一个是给农民抽地下水用，一个是给矿山用。一个要造的小巧玲珑的，尽量减轻重量，便于在田间地头转运。另一种要大型化，加大功率，因为矿山透水都是大量的出水，功率小了没用的。”纽可门蒸汽机，主要价值就是发明了气缸。实现了用蒸汽推动活塞做一上一下的直线运动。是气缸的始祖。陈曦介绍道，这台机器，每分钟往返16次，每往返一次可将50升水提高到46.6米。一天一夜，可以抽水4320吨。所以该机即可用于矿井的排水。杨凡的意见，陈曦都用小本子，认认真真的记录下来。“如果你们能够把设备完善好，定型后。我可以给你们专利，工厂投产每台蒸汽机只要卖出去，都会给你们一笔钱。专利十年有效。这笔钱，你们可以用来做研究和维持机构的经费。”“老爷太好了，我们一定会非常有动力的投入研究的。”“我觉得，民用的蒸汽机会需求更大。毕竟现在矿山就是那几个，用不了太多的。”杨凡说道。“既然是民用，就不要太笨重，功率不需要那么大，可以做的轻一点，另外，也不是必须烧煤，田间地头的，什么秸秆啊，破木头啊，板子啊什么的，只要能烧的都可以烧吗。所以对燃料要求越低越好。”陈曦点头道：“老爷您说的对，另外，配套的机井也要重新设计，出水量和这个机器的功率相匹配。”明末水旱灾害交替出现，不论是抽取地下水灌既抗旱，还是抽水排涝。都需要蒸汽机。社会上应该有很大的需求。这种原始的纽科门蒸汽机，没有什么好保密的。技术上，没有镗床，谁也加工不出来合格的气缸。没有气缸，这种蒸汽机根本就彷制不了。锤子可是敲不出来达到标准的气缸的。既然不怕泄密，就完全可以推向市场。而杨凡真正打算用的，是纽科门式蒸汽机的下一代产品-----往复式蒸汽机。从纽科门式蒸汽机到往复式蒸汽机，技术跨越极大。涉及到分离式冷凝器、气缸外置隔热保温层、油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等。瓦特用了几十年，把这些东西都发明出来，才真正造出了实用的往复式蒸汽机。只有往复式蒸汽机才能作为火车机车、船舶、工业机械的动力来源。看完了纽科门式蒸汽机，陈曦带着众人来到前院的办公室东厢房。这里有一台铜制作的往复式蒸汽机模型，静静的躺在桌子上。这是陈曦花了极大的心血，按照杨凡的提供的技术资料，在十几个老师傅的努力下，手工打磨一个一个的零件，组装起来的。小小的锅炉里烧的是酒精。曲轴是一小块钢锭，手工用挫，一点点弄出来的。此时小小的蒸汽机，正在工作着，气缸发出鸣笛声，大量的蒸汽从气缸的排气口排出来。曲轴带动一个轮子在飞快的转动。虽然只是一个一马力的模型，但是麻雀虽小五脏俱全。这套东西能做出来，就有一定能做出实用的往复式蒸汽机。涂山月和和林月如看到这个精致的模型，全都是一眼的小星星，这个东西做的太好了，自带着工业的美感。“老爷，这个机器可比那个什么门的好看太多了，看上去就很让人喜欢，有种说不出的美感。”小娘皮说道。是啊，设计合理的工业品，都是很美的。自带着大自然规律的美感。后世的飞机，火箭、汽车、船舶设计比较成功的，都很好看。“老爷我在想，如果把这个装在马车上，我们以后出行是不是就不需要马了。”土山月问道。“这个东西太笨重了，装在马车上不合适。而且冒黑烟，还要烧火，烟熏火燎的，你愿意坐才怪。这东西可以装在船上，那就可以把脚踏车的人员去掉了。也可以装在矿车上。咱们铺了那么多条轨道，现在都是马拉，如果用一根皮带，把这个飞轮和矿车的轮子连接起来，矿车就可以不用马匹拖曳在轨道上飞驰了。”林月如也激动的说道：“老爷那岂不是，战舰不在依赖风了。陆地上车不再依赖牲畜了。”“是啊，甚至以后织布都不用人力了，咱们的水利纺纱机和织布机正在试验。有了这个机器，以后没有水源的地方，或者冬季也可以用机器生产布匹了。只要是用人力的地方，都可以代替人力来做事了。”杨凡说道。“老爷，那要是把这个装在轨道车上，这东西不知道疲倦，可以日夜不停的奔走，那样子的话，岂不是有轨道的地方，就都可以通行了。”林月如问道。“不错，以后呢，轨道就叫做铁路。这个加了往复式蒸汽机的轨道车，就叫做火车。”“这个名字好，这个东西全靠烧火，才能产生力量，确实是火车啊。”湘怡说道。“等试验成功了，我们就先把新城和几个煤铁矿的轨道车都换成火车。我相信火车早晚有一天会替代大运河，成为物资运输的主要方式。”杨凡看着那台一马力的模型机器说道。