第364章 科學就是人在探索路上的心血聚集
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燒水,燙豬皮,刮毛。
往日莊嚴的大明科研院,這會兒卻在院區的一角成了好似皮革作坊。
刮豬皮的、熬驢膠的、煮牛筋的,另外還有用銼刀仔細打磨黃銅的。
而這一切都是為了嚐試解決蒸汽機的密封問題。
這些學子的身旁就是一台如車廂大小的實驗型蒸汽機。
朱棣的車駕這時到了,遠遠就從窗外看到學子們個個埋頭鑽研,便抬手止住了正要上前傳告皇帝駕到的侍衛。
帶著朱瞻基下了車,不動聲色走到了那台初代蒸汽機旁邊打量了起來。
但從外部看著那些與車輪相連和驅動連杆,就體會到這台鋼鐵物件給人的複雜和機械美感。
又走到一位正在專心用圓規畫線裁剪豬皮的學子旁邊,自顧自拿起一張中心帶孔的圓片豬皮好奇問道:
“這豬皮與蒸汽機有何幹係嗎?”
“不懂你別亂動好不好!唉~陛下!”
剛被動了東西還有些生氣的學子,立時起身作揖對朱棣行禮。
旁的學子也反應過來,連忙放下手上的活參見皇帝和皇孫。
“諸君為我大明勞心勞力,就不必拘禮耽誤了手上的學問,朕今日來是想看看蒸汽機研造地如何了,卻見你們侍弄這些皮貨不知為何?”
“回陛下,微臣們是想解決蒸汽機的活塞連杆與氣缸接縫處的閉氣問題。”
蒸汽機組的組長引著朱棣看向初代機的連杆與氣缸接縫處,一邊用手轉動懸空的車輪驅動連杆往複活動,一邊講解道:
“這裏的連杆是活動件,是要不斷往複伸縮帶動車輪旋轉的,所以就是這一個小圓圈它沒法與連杆焊接成一體閉氣。
每次蒸汽驅動連杆往回縮的時候,蒸汽就會從這道小圓縫裏溢出來,導致車輪的轉力不一致,也不夠大。
微臣們是想試著用豬皮、驢膠、牛筋試著做密封圈,減少蒸汽從這裏外泄,增加車輪的轉力。”
朱棣似懂非懂地點點頭,看著這碩大的蒸汽機道:
“朕還隻是粗略看過幾遍蒸汽機的原理圖,還是不太明白這蒸汽機具體是如何運作的,與朕細細說說吧。”
組長領著朱棣看向蒸汽機的鍋爐燃燒室,準備從頭給皇帝講解。
“這裏是燃燒室,是將水燒成熱蒸汽驅動的,隻要一直往裏加煤保證燃燒,蒸汽機就能一直驅動。
這個燃燒室還有個可以活動的鋼製格柵,煤在格柵上麵燃燒,燃燒完後拉動這個把手,就會讓金屬格柵打開間隙讓煤渣漏下去。
燃燒需要空氣,燃燒室的外麵開了一排的進氣口,空氣從進氣口來到格柵下方,可以讓煤燃燒地更猛烈,更充分。
整個燃燒室都被一個大水箱套住。
因為這個外殼是用銅水鑄焊連接而成的,所以不好打開讓陛下看看內裏構造,但蒸汽機的各個構件我們造了好幾套,可以拿著多出來的構件與陛下說說。”
組長從桌上拿來一根有序彎曲的黃銅管和一個水桶,將黃銅管放置在水下,開口一頭則露出在水上。
“燃燒室將水箱裏的水燒熱變成蒸汽,水從液體變成氣體的時候會極大膨脹,在密閉的水箱中就會形成高溫高壓。
而這些氣體會沿著黃銅管的開口進入管道,黃銅的導熱性比鐵好,熔點也更低,蒸汽在經過黃銅管時還會被再次加熱。
而黃銅管末端的這裏是進氣閥,當燃燒室產生的蒸汽壓力達到推動活塞做功的要求時,進汽閥自動打開,蒸汽進入汽缸推動活塞運動。
這裏的汽缸結構比較複雜,它分上下兩個汽缸,與之相組合的有兩套用黃銅製作,尤為精密但結構不同的活塞。
上方氣缸的活塞是兩頭粗,中間細,蒸汽會從上方進入這個活塞的中間,而這個氣缸的兩側就是排汽口。
上方活塞中間的蒸汽會沿著下方氣缸的任意一頭開口進入下方氣缸,然後在蒸汽壓力下推動下方的活塞連杆向一側移動。
而下方的活塞連杆是與上方的活塞連杆通過複雜的結構相連的。
總之就是下方活塞向左移動,上方活塞就會向右移動,下方向右,上方就會向左。
這就會使得在活塞向一側運動時,另一側的蒸汽會因為上方活塞的特殊結構打開排氣口,使做過一次功的蒸汽排出,新的蒸汽再進來驅動做功。
如此往複,就形成了蒸汽機不斷做功驅動被連杆連接的車輪旋轉。
另外從排氣孔排出去的蒸汽並不是直接泄掉,而是進入另一根管道穿過冷水,重新冷凝成液體,再回到水箱往複蒸發。
這就是一整個初代蒸汽機了,等到我們解決了蒸汽機所有的運作問題,就能將之再做改進,增加排汽減速、刹車、鳴笛等等與後世一模一樣的蒸汽火車,還有一切能靠蒸汽驅動的機械。”
沒有專門在此道浸淫的朱棣,對一些複雜關竅還是聽得雲裏霧裏,但並不妨礙他意會其中的精妙構思與學子們付出的努力。
一眼就看出朱棣沒聽懂的組長,立即命人將燃燒室燒起來,說再多都不如實際演示一遍更讓人震撼。
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將一大罐水加熱使之蒸發需要時間,但朱棣和朱瞻基在極高的期待下,看著這個加熱燃燒過程並不會覺得無趣。
幾大桶預備好的炭火被學子們用鐵鏟送入燃燒室,再是往裏添加木柴,增加火力後再加煤石。
半個小時後,預算到時間已經差不多的組長,用手轉動了一下車輪給它施加一個啟動的助力,隨之車輪真的就由慢到快自行轉動了起來。
且越轉越快,那複雜的連杆和飛速旋轉的運動,讓人看得如癡如醉。
朱瞻基驚喜高喊道:“這不是已經能轉起來了嗎?你們已經造出蒸汽機了啊!”
組長命人拿來一塊阻鐵,放在車輪下麵使之受摩擦減速。
這時在場眾人都注意到連杆和氣缸接縫處果然噴射出了大量蒸汽,車輪的旋轉也越來越慢了。
組長這才解釋道:
“用皮革做氣密強度遠遠不夠,且在連杆往複摩擦下縫隙會越來越大。
僅僅隻是這種程度的阻力,車輪就會因為氣密不足降低速度,那如果讓它去拉載像後世火車動輒幾十萬甚至上百萬斤的貨物,它又如何當擔地起這個重任?
所以我們現在距離製造出真正可用的大型蒸汽機還有很長的距離。
現在隻能從氣密、鍋爐結構強度、合金件、或者尋找其它能幫助氣密的材料上同時鑽研。
若是上蒼眷顧,再給我們詳細講一講蒸汽機的這些細節,用的是那些合金,還有氣密材料,我們就有了方向一定能攻克這些難題。
若是上蒼不再重述蒸汽機,那我們就隻能靠自己一點一點去嚐試,試遍全天下所有材料,自己造的,天然的所有東西都試一遍,所有辦法也都試一遍,臣也能向陛下下軍令狀,這蒸汽機總有一天我們一定能造出來。”
朱棣拍了拍他的肩膀,看著一個個麵孔堅毅的學子們,最後道:
“諸君,辛苦了。”
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