明末逐鹿天下 第174章 蒸汽机

科学院，机械所。

苏河看着眼前的大家伙，历时一年的研发，蒸汽机终于从散件，组装成一个机器。

他本以为有着后世的知识，用几个月时间就能把蒸汽机制造出来。

想得太美好，真上手制造蒸汽机，需要攻克一个又一个难关。

苏河遇到的第一个难关，就是蒸汽机的原型机。

蒸汽机的原理很简单，把热能转换成机械能的装置。

形象的说，就是烧开水，蒸汽顶起壶盖。

原理非常简单，想让蒸汽机具有更高的热效率，成为能使用的蒸汽机，就极为困难。

苏河制造蒸汽机的目的，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机。

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机。

他记得蒸汽机的结构，主要结构有气缸、曲轴、连杆、飞轮。

其他的蒸汽机细节，记得不太清晰。

苏河只能通过制造小型原型机的方式，一点点的完善蒸汽机。

压力表这种小配件，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。一个小配件，都需要重新设计制造。

蒸汽机原型机设计工作，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机的原理。

他和学生们，开始制造一个迷你的蒸汽机，弄明白蒸汽机的各种结构。

这个过程持续了半年时间，苏河和田家鹏，终于制造出来蒸汽机的原型机。

蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成。

苏河记得瓦特对蒸汽机的改良，根据现在的机械加工条件。

他在验证原型机的过程，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、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等配件的设计加工。

蒸汽机原型机的制造工作，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，他负责蒸汽机最重要的气缸。

蒸汽机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，才掌握蒸汽机气缸的加工技术。

陆金是冶金方面的人才，他负责蒸汽机的材料，还有最为重要的锅炉。

蒸汽机有点部件要耐用，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。

蒸汽机出现事故，蒸汽机损坏不可怕。

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。

蒸汽机原型机成功之后，苏河带领工匠，制造标准蒸汽机。

它就是把原型机放大，使用高压蒸汽，加强蒸汽机的功率。

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。

他在蒸汽机项目，投入三十八万两银币。

现在终于制造出，品质合格的蒸汽机。

通过低压蒸汽测试，这个蒸汽机已经能正常运转。

苏河认为摆放在他面前的这个蒸汽机，已经能达到瓦特蒸汽机同水平的热效率。

他摸了摸新鲜出炉的蒸汽机，希望它这次正式开机能成功。

蒸汽机制造成功，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，对苏河说道:“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、自动泄气阀等手段。

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。

哪怕这次蒸汽机试验成功，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机，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，观察着房间内蒸汽机的情况。

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，沿着管道进入蒸汽机中。

陆金打开蒸汽机的进气阀，蒸汽进入蒸汽机的气缸中。

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。

苏河看着蒸汽机动了起来，他设计的蒸汽机是双缸往复式蒸汽机。

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。

这个过程在蒸汽机运动时不断重复。

田家鹏激动的说道:“动起来了，蒸汽机动起来了。

我们成功了，竟然真的成功了。”

秦云惊喜的说道:“老师，我们成功了。

今后有了蒸汽机，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，运转的蒸汽机气缸突然大量漏气。

蒸汽机带着噗噗噗的声音，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，蒸汽机最重要的事情。

蒸汽机和锅炉的密封问题。

之前运转的原型机，只是验证蒸汽机的原理。

小锅炉的蒸汽压力非常低，只是让蒸汽机动起来，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。

现在蒸汽机正式运行，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。

蒸汽机现在这个情况，就是高压蒸汽泄露的情况。

陆金看到蒸汽机出现问题，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。

陆金立刻上前说道:“秦王殿下。

我们经过检查，蒸汽机没有出现损坏。

蒸汽机漏气，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。”

苏河摆了摆手，说道:“蒸汽机现在出现漏气的情况。

这是蒸汽机密封工作没有做好。

我们必须要重新设计蒸汽机的密封。”

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。

我感觉蒸汽机各个部件很严密，为什么出现了漏气情况。”

苏荷走到蒸汽机管道旁边，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。

他接上蒸汽机之后，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，才不会影响蒸汽机的运转情况。”

苏河在进入屋内时，他已经想好蒸汽机的密封材料。

蒸汽机的最佳密封材料，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。

现在蒸汽机和蒸汽管道的密封，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机。

蒸汽机发明，那可是出现在橡胶使用之前。

很多蒸汽机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机。

比如用于抽水、矿场、小工厂。

这种对机器效率要求不高，可以随时停机的应用场景。

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机。

我们可以采用纯铜制造的密封垫，对蒸汽机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。

但对于工匠的手艺要求非常高。”

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，重新给蒸汽机设计密封结构。

蒸汽机密封结构设计好，通过麻绳验证，能达到密封效果。

工匠开始加工纯铜密封垫，应用到蒸汽机上。

蒸汽机要求的密封垫，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，这次有小学提前毕业的人才，参加科举考试。

苏河本以为他通过小学培养的人才，可以在科举中独占鳌头。

没想到大明的人才真多，前三名不是小学培养的人才，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。

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“秦王殿下，纯铜密封垫制造成功，蒸汽机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机的情况。

冒襄好奇的说道:“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，都在讨论蒸汽机是什么东西。