第103章 蒸汽动力（1/1）

人类文明的本质就是烧开水和扔石头。

杨行秋觉得这个比喻确实形象。

烧开水指代获得能源的方式。

扔石头指代利用能源的方式。

从科学技术的角度上看，获得能源是通过实验和理论上的探索，利用能源储存的能量转化为其他形式的能量，并在转换的过程中，获取所需的功。

蒸汽机就是利用水蒸气的相变完成循环的自动机，热能借助汽缸中的活塞转换为动能，当蒸汽流进入汽缸时，使活塞作直线往复运动，再借助连杆——曲柄机构，将活塞的直线往复运动变为机轴的回转运动，产生回转力矩而不断运动。

尽管有着诸如热效率低、自身重量大、运动部件运转惯性很大的缺点，却仍旧是第一次工业革命以来最伟大的发明之一。

1679年法国物理学家丹尼斯·帕潘在观察到蒸汽逃逸出高压锅产生的气流后，设计出了最早的蒸汽机工作模型。

1705年纽可门发明的大气式蒸汽机，被广泛应用到采矿业中。

作为最早的实用蒸汽机之一，大气式蒸汽机的效率非常低，只能用来抽水。

瓦特发明的冷凝器、绝热层、润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆、离心式调速器、节气阀、压力计，改良了蒸汽机。

冷凝器、绝热层、润滑活塞减少了损耗，提升了热效率，行星式齿轮将活塞的往复运动变为旋转运动，平行运动连杆让汽缸单向做功变为双向做功，离心式调速器保持蒸汽机稳定的输出，节气阀、压力计控制了蒸汽压力保障安全运行。

之后，无数的劳动人民、科学家、工程师在推动蒸汽机发展上作出了突出贡献。

用短短的一句话概括所有人的贡献，又有些不尊重他们的劳动成果。

杨行秋看着眼前的空白的图纸，想传授王贤一些蒸汽机的相关知识，却一时不知道从何讲起。

《蒸汽机原理与设计》、《热力学与流体力学》、《机械设计手册》

这些知识对于王贤来说有点深奥，恐怕他听不明白。

材料的力学特性、机械设计、有限元分析、热力学平衡计算、代数运算、微积分……

杨行秋想来想去，找不出适合王贤现有水平的知识传授给他。

毕竟是人类文明发展的伟大成果，其中涉及到太多知识，三言两语也确实说不清。

不过，杨行秋想到句话，倒是可以告诉王贤。

“自然科学是人们争取自由的一种武装。为着要在自然界里得到自由，就要用自然科学来了解自然，克服自然和改造自然，从自然里得到自由。”

王贤听着杨行秋的话，不太能明白话里的意思。

纽可门是个铁匠，瓦特是个维修工，他们跟身为木匠的王贤在身份上没有什么不同。

在现代工厂、科学教育、行政管理、金融系统、专利制度、司法体系等各种社会因素的影响下，他们才能进行科学实验，取得发明成果。

看来工业革命，不是简单画几张图纸，造几台机器，这么简单。

“工业革命不仅是一次技术改革，更是一场深刻的社会变革。”

来到封建社会的杨行秋，这时才明白，书本上的一句话是多么沉重！

看着沉默的王贤，杨行秋将注意力转移到画图上，让他慢慢体会其中深意。

蒸汽机的结构并不算复杂。

滑阀室、滑阀、汽缸、活塞、活塞杆、曲柄、曲柄轴、偏心轮、连杆、飞轮。

蒸汽由蒸汽管路，先到达滑阀室，再进入汽缸。

汽缸内的活塞在蒸汽压力作用下作往复运动。

活塞借活塞杆与连杆的一端相连接。

连杆的另一端与曲柄轴相连，滑阀由装在曲柄轴上的偏心轮带动。当活塞在蒸汽压力作用下向右移动时，滑阀向左移动；当活塞向左移动时，滑阀则向右移动。

额定进气量10t/h，进气压力1.25MPa，考虑到损耗，最后蒸汽机的转速能达到200—300r/min。

在没有水泵的情况下，考虑到用水量比较大的问题，产生的冷凝水，最好收集起来，反复使用。

除了这些主要设备之外还需要设计出节气阀、离心调速器、安全阀、压力表

节气阀，用来控制蒸汽进入汽缸的速度。考虑到牛家庄的加工精度问题，这里就用结构简单，控制精度高的蝶阀。

阀体、阀杆、蝶板都可以加工出来。

密封圈就得用黄铜做。

离心调速器工作原理是，蒸汽机运动时将动能传递到离心调速器的转轴上，带动连杆机构上的两颗飞球绕转轴转动，借助飞球的惯性带动套筒向上运动，再用杠杆将套的运动传递到节气阀，调节阀门的开度，而阀门的开度又调节了蒸汽进给量，调节蒸汽机转速。

作为最早的自动控制设备，它能让蒸汽机转速始终保持在一个稳定的设定值。

关键是弹簧，没问题，应该是可以生产的。

烟管锅炉因为整个燃烧系统都在一个锅壳内，容易出现安全问题。

那就需要安全阀，用杠杆式安全阀，安装重物的杠杆压住排气口，直到蒸汽力量大于杠杆压力，顶开杠杆排出蒸汽。

还有压力表，用玻璃管，不行，现做来不及，强度也不够承受那么大的压力。

用弹簧管，做机械式压力表，就是需要校对。

杨行秋除了计算和画图，还要考虑到结构和材料的问题。

锅炉整体用钢，汽缸、机座用铸铁就可以，曲轴和连杆应该用熟铁，螺栓用钢，活塞用黄铜，十字头，轴承用青铜，飞轮的轮心用铸铁，轮箍用钢。

杨行秋边画图，边想着要改动的地方。

没有镗床，加工汽缸的难度太大。

用铸铁管，焊接个底座，就怕焊接强度不够。

还是整体铸造稳妥。

至于和活塞的紧密配合。

活塞用黄铜铸造，留一些加工余量，然后用金刚砂慢慢打磨。

“用油清洗汽缸和活塞，将活塞装入汽缸底，然后将活塞拉到汽缸边缘再松手放下。

精密研磨的活塞拉出后，汽缸内应形成真空，如果活塞自己能回进去，则说明空气没有从汽缸壁和活塞之间通过。”

杨行秋见过手工打磨过的活塞，有着完全不逊色于机械加工的精度。

在高度集中的状态下时间过得飞快，观摩到有些疲惫的王贤也是刚发现屋内的昏暗。

“尊师，天色已晚，不如天明后，再行绘制。”

王贤忍不住出言提醒全神贯注的杨行秋。

杨行秋盯着图纸说。

“准备火烛，为师要熬个通宵！”

王贤还想劝说几句，杨行秋郑重地说道。

“一万年太久，只争朝夕！”