第760章 效仿工業(yè)革命二
呂布再度提醒他:“你看看能不能把飛馬紡機(jī)和水力紡機(jī)的優(yōu)點(diǎn)綜合一下,發(fā)明出更厲害的紡機(jī)。”
馬鈞醍醐灌頂,潛心下去,對(duì)飛馬紡機(jī)和水力紡機(jī)進(jìn)行了綜合分析,在綜合這兩種紡機(jī)的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,研制出了一種被稱(chēng)為波機(jī)的紡紗機(jī),以水力為動(dòng)力,一臺(tái)能帶動(dòng)近二千個(gè)紗錠,使得紡紗機(jī)的工效大大提高。
紡機(jī)的不斷改進(jìn)又使織機(jī)的設(shè)備顯得相形見(jiàn)絀,這樣又反過(guò)來(lái)推動(dòng)了織機(jī)的改進(jìn),還是在呂布的提點(diǎn)下,馬鈞等人又發(fā)明了水力織布機(jī),新的水力織布機(jī)的工效要比原來(lái)帶有飛梭的人力織布機(jī)的工效高四十倍,水力織機(jī)的發(fā)明,又暫時(shí)緩和了織機(jī)落后的矛盾。..
就這樣,織機(jī)和紡機(jī),就像一對(duì)相互嚙合的齒輪,在相互作用同發(fā)展。
與此同時(shí),呂布對(duì)于蒸汽機(jī)的渴求越來(lái)越強(qiáng)。
因?yàn)閰尾紴榱吮M快統(tǒng)一大漢,提高大漢的戰(zhàn)備,為了大漢農(nóng)業(yè)的發(fā)展,積極地打造各種鐵質(zhì)農(nóng)具,又為了保護(hù)森林資源,積極地引導(dǎo)人們使用煤炭做木材的代替品。
而擁有龐大煤炭?jī)?chǔ)量的并州正在呂布控制之下,并州也有鐵礦,也有河流,呂布便讓鄭渾等人布置用水輪機(jī)鼓風(fēng),來(lái)高爐煉鐵,鋼鐵冶煉業(yè)開(kāi)始如火如荼地發(fā)展起來(lái)。
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有了取之不盡的煤炭,焦炭就發(fā)明出來(lái)了,就有了鋼鐵工業(yè),便有了機(jī)器制造業(yè),便有了棉紡業(yè)、毛紡業(yè)所需要的鐵制機(jī)器,也帶動(dòng)了棉紡業(yè)、毛紡業(yè)的開(kāi)采,同樣對(duì)煤礦開(kāi)采也提出了嚴(yán)峻的要求。
因?yàn)椴⒅荽蟛糠置禾慷茧[藏于地下,隨著煤礦開(kāi)采規(guī)模越來(lái)越大。開(kāi)采越來(lái)越向地下深處進(jìn)軍,礦井積水就成為大問(wèn)題。
用風(fēng)車(chē)或水輪機(jī)或牛馬帶動(dòng)水泵進(jìn)行抽水的動(dòng)力來(lái)源不穩(wěn)定,呂布想起了英國(guó)工業(yè)革命時(shí)期的蒸汽機(jī)之所以能夠發(fā)明出來(lái),就是需要用蒸汽機(jī)推動(dòng)的水泵來(lái)進(jìn)行抽水的,需求導(dǎo)引發(fā)明的典型案例。
蒸汽機(jī)歸根結(jié)底是一個(gè)能夠?qū)?dòng)能轉(zhuǎn)換為功的熱機(jī),蒸汽機(jī)就是一個(gè)使水沸騰產(chǎn)生高壓蒸汽繼而推動(dòng)活塞做功的鍋爐。這個(gè)鍋爐可以使用木頭、煤、石油或天然氣甚至垃圾作為熱源。
呂布在那一世,在教科書(shū)上常常看到這樣一個(gè)故事:“瓦特小時(shí)候曾反復(fù)觀察燒開(kāi)的水頂動(dòng)壺蓋的現(xiàn)象,他想:‘壺蓋是被水蒸氣推動(dòng)而上下跳動(dòng)的,既然一壺水能夠推動(dòng)一個(gè)壺蓋,那么用更多的開(kāi)水,不就可以產(chǎn)生更多的水蒸氣,推動(dòng)更重的東西了嗎?’經(jīng)過(guò)刻苦鉆研和不懈的努力,瓦特終于發(fā)明了蒸汽機(jī),從而推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。”
實(shí)際上。后世的教科書(shū)是在誤人子弟,蒸汽機(jī)并不是由瓦特首次發(fā)明的。在瓦特之前,古希臘數(shù)學(xué)家亞歷山大港的希羅于發(fā)明了汽轉(zhuǎn)球,雖然相對(duì)于后來(lái)的蒸汽機(jī),它只不過(guò)是一個(gè)玩具而已,卻是蒸汽原理的第一次應(yīng)用。后來(lái),法國(guó)物理學(xué)家丹尼斯?巴本在觀察蒸汽逃離他發(fā)明的高壓鍋蒸煮器的基礎(chǔ)上制成了第一臺(tái)帶活塞的蒸汽機(jī)。繼巴本之后,英國(guó)工程師薩弗里又發(fā)明了蒸汽泵。蒸汽機(jī)的下一步改進(jìn)則是由英國(guó)工程師紐可門(mén)完成的。接著。才是瓦特的改良蒸汽機(jī)。其實(shí),蒸汽機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用并不是這樣簡(jiǎn)單。人類(lèi)偉大的發(fā)明,很少只是一個(gè)人的天才創(chuàng)造。
不過(guò),對(duì)于現(xiàn)在的呂布來(lái)說(shuō),若不是他這樣一個(gè)橫空出世的人物,蒸汽機(jī)的發(fā)明至少要推延到一千四百年后,當(dāng)然呂布并不是一個(gè)什么了不起的天才。他對(duì)蒸汽機(jī)的印象還停留在中學(xué)物理課本上,從這樣一個(gè)印象變成現(xiàn)實(shí),中間不知要走多少?gòu)澛罚珔尾贾溃挥姓羝麢C(jī)發(fā)明了。大漢才能真正地工業(yè)化,才能真正地實(shí)現(xiàn)技術(shù)革命對(duì)政治革新的推動(dòng)。
在開(kāi)始創(chuàng)造蒸汽機(jī)時(shí),呂布特別注重安全xing,呂布在后世見(jiàn)過(guò)兩起鍋爐爆炸的事故,他知道依照現(xiàn)在的鑄造技術(shù),蒸汽機(jī)鍋爐的鑄造質(zhì)量很差,高溫高壓的水蒸氣很容易就把鍋爐搞爆炸。
所以呂布并沒(méi)有在一開(kāi)始就完全按照后世成熟的蒸汽機(jī)來(lái)做,而是按照世界上第一臺(tái)實(shí)用的蒸汽提水機(jī)來(lái)做的,這是英國(guó)人薩弗里制成的,在公元1698年取得標(biāo)名為“礦工之友”的英國(guó)專(zhuān)利。
呂布讓鄭渾等人先鑄造出一個(gè)蛋形容器,先充滿(mǎn)蒸汽,然后關(guān)閉進(jìn)汽閥,在容器外噴淋冷水使容器內(nèi)蒸汽冷凝而形成真空,打開(kāi)進(jìn)水閥,礦井底的水受大氣壓力作用經(jīng)進(jìn)水管吸入容器中;關(guān)閉進(jìn)水閥,重開(kāi)進(jìn)汽閥,靠蒸汽壓力將容器中的水經(jīng)排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿(mǎn)蒸汽時(shí),關(guān)閉進(jìn)汽閥和排水閥,重新噴水使蒸汽冷凝。如此反復(fù)循環(huán),用兩個(gè)蛋形容器交替工作,可連續(xù)排水。
這種蒸汽提水機(jī)是依靠真空的吸力汲水,汲水深度不能超過(guò)六米,只能保證一時(shí)的使用。
時(shí)間過(guò)得很快,數(shù)米深的煤炭已經(jīng)開(kāi)采光了,便要往下開(kāi)采,為了從幾十米深的礦井汲水,須將提水機(jī)裝在礦井深處,用較高的蒸汽壓力才能將水壓到地面上,這在此時(shí)無(wú)疑是困難而又危險(xiǎn)的。
呂布又冥思苦想,后來(lái)想出了一個(gè)辦法,將氣缸與凝結(jié)缸通過(guò)一個(gè)閥門(mén)分開(kāi),改造后的蒸汽機(jī),將蒸汽引入氣缸后閥門(mén)被關(guān)閉,然后冷水被撒入汽缸,蒸汽凝結(jié)時(shí)造成真空,活塞另一面的空氣壓力推動(dòng)活塞,在礦井中聯(lián)結(jié)一根深入豎井的桿來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)泵,蒸汽機(jī)活塞的運(yùn)動(dòng)通過(guò)這根桿傳到泵的活塞來(lái)將水抽到井外,這是用大氣驅(qū)動(dòng)duli的提水泵。
由于蒸汽進(jìn)入汽缸時(shí),在剛被水冷卻過(guò)的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量,這種大氣式蒸汽機(jī)的熱效率很低,而且這種抽水機(jī)的單位時(shí)間往復(fù)次數(shù)低,活塞只有一個(gè)單向做功沖程,冷凝過(guò)程中的液態(tài)水經(jīng)常積累在氣缸里,時(shí)常停機(jī)進(jìn)行氣缸排水,最要命的是冷凝需要的冷卻水量巨大,蒸汽機(jī)往往建在河邊或需要建造冷卻蓄水池。
呂布其實(shí)是不想用這些早就淘汰掉的真空蒸汽機(jī),但真空蒸汽機(jī)安全xing可以,而大漢現(xiàn)在的鋼鐵質(zhì)量不過(guò)關(guān),制造工藝不行,迫于安全xing,只能暫時(shí)用著落后的真空蒸汽機(jī)。
等到若干年后,大漢鋼鐵冶煉質(zhì)量上去了,氣缸的強(qiáng)度、密封xing做好了,呂布才準(zhǔn)備按照瓦特的做法去做蒸汽機(jī)。
遙想公元1764年,英國(guó)一個(gè)年輕的儀器修理工詹姆斯?瓦特為格拉斯哥大學(xué)修理紐可門(mén)蒸汽機(jī)模型時(shí),注意到了這一缺點(diǎn),并于第二年發(fā)明了設(shè)有與汽缸壁分開(kāi)的凝汽器的蒸汽機(jī),并取得了英國(guó)的專(zhuān)利。
初期的瓦特蒸汽機(jī)仍用平衡杠桿和拉桿機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)提水泵,為了從凝汽器中抽除凝結(jié)水和空氣,瓦特裝設(shè)了抽氣泵,他還在汽缸外壁加裝夾層,用蒸汽加熱汽缸壁,以減少冷凝損失。
瓦特對(duì)紐科門(mén)蒸汽機(jī)進(jìn)行了改造,變成外冷凝的瓦特蒸汽機(jī),其活塞進(jìn)行雙向做功沖程,做完功的蒸汽自氣缸排出,在氣缸外進(jìn)行冷凝,提高了活塞單位時(shí)間往復(fù)次數(shù),體積也相應(yīng)減小,整個(gè)蒸汽機(jī)做到可移動(dòng)。
瓦特的創(chuàng)造xing工作使蒸汽機(jī)迅速地發(fā)展,他使原來(lái)只能提水的機(jī)械,成為了可以普遍應(yīng)用的蒸汽機(jī),并使蒸汽機(jī)的熱效率成倍提高,煤耗大大下降,因此瓦特是蒸汽機(jī)的改良者。
自此以后,蒸汽機(jī)不僅在采礦業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,在冶煉、紡織、機(jī)器制造等行業(yè)中也都獲得迅速推廣,它使英國(guó)的紡織品產(chǎn)量在二十多年內(nèi)增長(zhǎng)了五倍,為市場(chǎng)提供了大量消費(fèi)商品,加速了資金的積累,并對(duì)運(yùn)輸業(yè)提出了迫切要求。
在船舶上采用蒸汽機(jī)作為推進(jìn)動(dòng)力的實(shí)驗(yàn)始于公元1776年,經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn),至1807年,美國(guó)的富爾頓制成了第一艘實(shí)用的明輪推進(jìn)的蒸汽機(jī)船“克萊蒙”號(hào),此后,蒸汽機(jī)在船舶上作為推進(jìn)動(dòng)力歷百余年之久。
公元1800年,英國(guó)的特里維西克設(shè)計(jì)了可安裝在較大車(chē)體上的高壓蒸汽機(jī),公元1803年,他把它用來(lái)推動(dòng)在一條環(huán)形軌道上開(kāi)動(dòng)的機(jī)車(chē),找來(lái)喜歡新奇玩意兒的人乘坐,向他們收費(fèi),這就是機(jī)車(chē)的雛型。英國(guó)的史蒂芬孫將機(jī)車(chē)不斷改進(jìn),于公元1829年創(chuàng)造了“火箭”號(hào)蒸汽機(jī)車(chē),該機(jī)車(chē)拖帶一節(jié)載有三十位乘客的車(chē)廂,時(shí)速達(dá)四十六公里,引起了各國(guó)的重視,開(kāi)創(chuàng)了鐵路時(shí)代。
呂布在憧憬蒸汽機(jī)完全發(fā)明出來(lái)以后的美好愿景。
有了蒸汽機(jī)船,再在蒸汽機(jī)船上裝上裝有螺旋槳推進(jìn)器,以后不管去南北美洲還是去歐洲都不再需要一整年了,去倭國(guó)、高麗、呂宋的航行時(shí)間也極大地縮短了,控制力度增強(qiáng),將來(lái)的世界很難說(shuō)。
有了蒸汽火車(chē),鐵路時(shí)代開(kāi)啟以后,大漢軍隊(duì)的調(diào)動(dòng)能力極大增強(qiáng),到時(shí)候南征北討都容易多了。
這個(gè)世界必將因?yàn)檎羝麢C(jī)的發(fā)展而提前進(jìn)入一千五百年后的工業(yè)時(shí)代。
只是現(xiàn)在鋼鐵質(zhì)量不行,制造工藝不行,蒸汽機(jī)似乎遙遙無(wú)期。未完待續(xù)。)