第四卷 漫漫荆棘路 第一百八十一章 理论指明方向,知识就是力量

    夜,驿馆里,林有地在下塌处挑灯夜读,看着一叠资料,不由得入了神,本来这种技术资料是不可以轻易拿到私人住处翻阅的,但他下榻的驿馆,本身就在军器监内,所以不算违反规定。

    这些技术资料图文并茂,详细介绍了火炮工场所用双汽缸蒸汽机的与众不同之处。

    双汽缸蒸汽机,早几年就出现过,那是因为受限于大尺寸汽缸制造不易,所以人们为了提升蒸汽抽水机的抽水效率,用两个小尺寸的汽缸来一起挑大梁。

    随着镗床的广泛运用,大尺寸汽缸的制造成本降了下来,而制造精度也上来了,所以双汽缸蒸汽机就很少出现。

    现在,出现在火炮工场的双汽缸蒸汽机,却有了不一样的技术改进,达到了质变,所以专利申请获得了蒸汽机行会的批准。

    林有地,此时就是在看相关技术介绍。

    双汽缸同时运转,每个汽缸的工作模式都是一样的:注入蒸汽推动活塞移动,然后蒸汽冷凝收缩,活塞往回走,冷凝水外排,下一个循环开始。

    所以双汽缸必然有双气路、双冷凝,这是铁律,但现在不是了。

    蒸汽抽水机,是靠着汽缸活塞带动杠杆的一端,使得杠杆另一端带动抽水唧筒,若抽水唧筒换成飞轮,于是往复运动变成旋转运动。

    双汽缸的活塞连杆分别连接在杠杆的左右两边,如此一来,有一个汽缸(暂且名为汽缸甲)实际上不需要进行蒸汽冷凝,因为另一端的汽缸(暂且名为汽缸乙)然会将汽缸甲的活塞“压”回来。

    于是,汽缸甲可以省去冷凝步骤。

    问题随之而来,汽缸甲的蒸汽不需要冷凝,就这么排出去太浪费了,那么要如何加以利用呢?

    技术员的解决思路很新颖,那就是将汽缸甲的蒸汽排入汽缸乙,这些蒸汽最后在汽缸乙冷凝,以冷凝水的形式排出去。

    如此来,不仅双冷凝变成了单冷凝,双汽路也变成了单汽路,两个汽缸从“并联”模式,转变为“串联”模式:

    蒸汽先进入汽缸甲,推动活塞移动,然后进入汽缸乙,同样推动活塞移动,然后冷凝,使得汽缸乙的活塞往回走,而汽缸乙活塞的运动和汽缸甲的运动方向相反,正好把汽缸甲的活塞“压”回去。

    蒸汽机启动时,杠杆先靠汽缸乙动起来,之后切换为双汽缸模式,机器就能正常运转。

    这样的流程,看上去有些简单,但实际效果是:这样的双汽缸“串联”使用方式,同样的蒸汽量,要比单一大汽缸强很多。

    因为对于蒸汽的使用效率,新式双汽缸比单气缸提升了至少二成。

    这是个不小的进步,林有地看这个数字,心跳忽然加快,但接下来的数字,让他心跳愈发快起来。

    技工学校在教授学生理论时,必然会提到一个公式:压力等于压强乘以面积。

    这个公式用在蒸汽机原理上,就是压力(汽缸的出力)等于压强(蒸汽压)乘以面积(活塞面积)。

    林有地对于这个公式再熟悉不过,而火炮工场的那几名技术员,把这个公式作为理论指导,发现了蒸汽机发展的新方向。

    双汽缸,甲、乙两个汽缸不需要尺寸一模一样,串联模式下,最先接受高温蒸汽的汽缸甲,活塞直径、气缸容积要小些,而第二级的汽缸乙,活塞直径、气缸容积大一些。

    原理,依旧是那个公式得出来的:要保持压力不变,面积小,压强就大,反之亦然:

    高温蒸汽进入汽缸甲,此时蒸汽压力是最大的,作用在小活塞(活塞面积小)上,最终的出力假定为十斤。

    蒸汽在汽缸甲“做功”,体积变大,温度降低,进入汽缸乙后,蒸汽压也降低,此时作用在较大的活塞(活塞面积大)上,只要活塞面积足够大,那么汽缸乙活塞的出力,同样也能达到十斤。

    如此来,小、大双汽缸串联使用时,蒸汽二次使用导致输出力量减小的问题,得到了很好的解决,而这样改进后的双汽缸,蒸汽实际上是发生了“复式膨胀”(二次膨胀)。

    蒸汽的利用效率又有了提升,所以“小、大双汽缸串联”模式下,双汽缸对于蒸汽的利用效率,比起单汽缸又有了明显提升。

    这还没完。

    串联大小汽缸、单冷凝模式下,需要多连杆装置来自动调节汽缸甲、汽缸乙的进汽口、出汽口,协调两个汽缸的进汽、出汽及冷凝、冷凝水外排。

    与此同时,还得有一个自动装置控制汽缸甲的进气口,确保以下效果:打开阀门,让高温蒸汽进入汽缸甲,推动活塞移动,待得活塞移动到行程(冲程)的八成,阀门关闭,停止向气缸供汽。

    这样做,是为了节省蒸汽,避免放入过量蒸汽进入汽缸甲,白白浪费掉。

    但是,新式双汽缸蒸汽机的样机在实验运行时,不知何时,这个自动装置出了故障,导致关闭阀门的时机提前了。

    后果就是本该放入十份蒸汽进入汽缸甲,结果只放进了六份蒸汽时阀门就关闭,按理来说,进入的蒸汽不足,会导致汽缸甲的活塞行程不够,于是出力下降,这一异常情况会很快引起技术人员的注意。

    然而并没有。

    因为汽缸甲的出力依旧很正常。

    技术员们是后来检修机器时才发现这个问题,随后诧异起来:怎么六份蒸汽也能让活塞拥有十份蒸汽才能产生的力量?

    原因只有一个,那就是大家低估了蒸汽膨胀的威力,以至于认为要用十份蒸汽,才能推动活塞达到最大行程。

    于是新的改进出现,蒸汽被更有效的利用起来,最后,“完全状态”下的新式双汽缸蒸汽机,对于蒸汽的利用效率,比单气缸蒸汽机提升了至少五成。

    这是不得了的提升,所以获得专利理所当然,林有德随后想起了火轮船,他觉得若是火轮船换上这样的蒸汽机,速度一定能有明显提升。

    除此之外,他还从这份资料里得出了一个无奈的结论:蒸汽膨胀的威力,可能都被人忽略了。

    这就意味着,这么多年来,那么多蒸汽抽水机,实际上都在浪费蒸汽,浪费大量燃煤。

    而火轮船的技术攻关小组,耗费的无数精力、无数个日夜的加班加点,仿佛成了漫无目的的蛮干,研制方向有偏差,对于知识的应用也不够。

    放下资料,林有地忽然觉得眼眶一热,想哭。

    理论决定技术路线的发展方向,他们的理论不行,所以火轮船的研制走了冤枉路,距离目的地越来越远。

    知识要灵活运用,结果他们拘泥于所谓的“铁律”,思路被限制得死死的,陷入技术上的牛角尖,怎么都绕不出来,面对各种技术难点,虚弱无力。

    他们这么多年的努力,好像都是白忙了。。。



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