人類文明的本質就是燒開水和扔石頭。
楊行秋覺得這個比喻確實形象。
燒開水指代獲得能源的方式。
扔石頭指代利用能源的方式。
從科學技術的角度上看,獲得能源是通過實驗和理論上的探索,利用能源儲存的能量轉化為其他形式的能量,並在轉換的過程中,獲取所需的功。
蒸汽機就是利用水蒸氣的相變完成循環的自動機,熱能借助汽缸中的活塞轉換為動能,當蒸汽流進入汽缸時,使活塞作直線往複運動,再借助連杆——曲柄機構,將活塞的直線往複運動變為機軸的回轉運動,產生回轉力矩而不斷運動。
儘管有著諸如熱效率低、自身重量大、運動部件運轉慣性很大的缺點,卻仍舊是第一次工業革命以來最偉大的發明之一。
1679年法國物理學家丹尼斯·帕潘在觀察到蒸汽逃逸出高壓鍋產生的氣流後,設計出了最早的蒸汽機工作模型。
1705年紐可門發明的大氣式蒸汽機,被廣泛應用到采礦業中。
作為最早的實用蒸汽機之一,大氣式蒸汽機的效率非常低,隻能用來抽水。
瓦特發明的冷凝器、絕熱層、潤滑活塞、行星式齒輪、平行運動連杆、離心式調速器、節氣閥、壓力計,改良了蒸汽機。
冷凝器、絕熱層、潤滑活塞減少了損耗,提升了熱效率,行星式齒輪將活塞的往複運動變為旋轉運動,平行運動連杆讓汽缸單向做功變為雙向做功,離心式調速器保持蒸汽機穩定的輸出,節氣閥、壓力計控製了蒸汽壓力保障安全運行。
之後,無數的勞動人民、科學家、工程師在推動蒸汽機發展上作出了突出貢獻。
用短短的一句話概括所有人的貢獻,又有些不尊重他們的勞動成果。
楊行秋看著眼前的空白的圖紙,想傳授王賢一些蒸汽機的相關知識,卻一時不知道從何講起。
《蒸汽機原理與設計》、《熱力學與流體力學》、《機械設計手冊》
這些知識對於王賢來說有點深奧,恐怕他聽不明白。
材料的力學特性、機械設計、有限元分析、熱力學平衡計算、代數運算、微積分……
楊行秋想來想去,找不出適合王賢現有水平的知識傳授給他。
畢竟是人類文明發展的偉大成果,其中涉及到太多知識,三言兩語也確實說不清。
不過,楊行秋想到句話,倒是可以告訴王賢。
“自然科學是人們爭取自由的一種武裝。為著要在自然界裡得到自由,就要用自然科學來了解自然,克服自然和改造自然,從自然裡得到自由。”
王賢聽著楊行秋的話,不太能明白話裡的意思。
紐可門是個鐵匠,瓦特是個維修工,他們跟身為木匠的王賢在身份上沒有什麼不同。
在現代工廠、科學教育、行政管理、金融係統、專利製度、司法體係等各種社會因素的影響下,他們才能進行科學實驗,取得發明成果。
看來工業革命,不是簡單畫幾張圖紙,造幾台機器,這麼簡單。
“工業革命不僅是一次技術改革,更是一場深刻的社會變革。”
來到封建社會的楊行秋,這時才明白,書本上的一句話是多麼沉重!
看著沉默的王賢,楊行秋將注意力轉移到畫圖上,讓他慢慢體會其中深意。
蒸汽機的結構並不算複雜。
滑閥室、滑閥、汽缸、活塞、活塞杆、曲柄、曲柄軸、偏心輪、連杆、飛輪。
蒸汽由蒸汽管路,先到達滑閥室,再進入汽缸。
汽缸內的活塞在蒸汽壓力作用下作往複運動。
活塞借活塞杆與連杆的一端相連接。
連杆的另一端與曲柄軸相連,滑閥由裝在曲柄軸上的偏心輪帶動。當活塞在蒸汽壓力作用下向右移動時,滑閥向左移動;當活塞向左移動時,滑閥則向右移動。
額定進氣量10t/h,進氣壓力125pa,考慮到損耗,最後蒸汽機的轉速能達到200—300r/。
在沒有水泵的情況下,考慮到用水量比較大的問題,產生的冷凝水,最好收集起來,反複使用。
除了這些主要設備之外還需要設計出節氣閥、離心調速器、安全閥、壓力表
節氣閥,用來控製蒸汽進入汽缸的速度。考慮到牛家莊的加工精度問題,這裡就用結構簡單,控製精度高的蝶閥。
閥體、閥杆、蝶板都可以加工出來。
密封圈就得用黃銅做。
離心調速器工作原理是,蒸汽機運動時將動能傳遞到離心調速器的轉軸上,帶動連杆機構上的兩顆飛球繞轉軸轉動,借助飛球的慣性帶動套筒向上運動,再用杠杆將套的運動傳遞到節氣閥,調節閥門的開度,而閥門的開度又調節了蒸汽進給量,調節蒸汽機轉速。
作為最早的自動控製設備,它能讓蒸汽機轉速始終保持在一個穩定的設定值。
關鍵是彈簧,沒問題,應該是可以生產的。
煙管鍋爐因為整個燃燒係統都在一個鍋殼內,容易出現安全問題。
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