越古代啥玩意都不會?我來教你,技十六:製造蒸汽機

2020-12-03 稻香果子君

蒸汽機的發明和改進是工業革命產生的原因之一,它以遠超人類本身的力量強推著歷史的發展。在絕大多數穿越古代的小說中,發明蒸汽機都是終極任務,是主角徵服世界,邁向海洋的終極手段!那要穿越的親們,來了解下蒸汽機吧!

※蒸汽機的歷史

現在應該大多數人都明白,蒸汽機不是瓦特發明的了吧!以前教材裡說瓦特看到蒸汽把壺蓋頂了起來而啟發了靈感什麼的,應該是後人的杜撰。第一臺實用性蒸汽機是1712年紐科門製成,但因熱效率低,燃料消耗量大,僅被用作煤礦抽水,並被用了70多年,直到瓦特改進了蒸汽機!

紐科門蒸汽機

1781年英國人詹姆斯·瓦特改進了紐科蒸汽機車,並申請了連續旋轉運動的蒸汽發動機的專利,直接引爆了第一次工業革命。

※製造蒸汽機

小說中常常把知道沸騰的蒸汽能頂開壺蓋和造出蒸汽機放一起說,好像蒸汽機原理簡單,主角指點指點,古人就能搗鼓出來!蒸汽機原理確實容易理解,但要做出實用級的機器還是非常難的,紐科門型蒸汽機一用就是70多年,瓦特改進了近20年才成型,除非主角確實知道實用型號的構圖,還有相應的材料工藝,不然靠從無到有的推進式發展,估計穿越者一輩子是坐不上火車了!

1、先決條件——鋼鐵。蒸汽機的汽缸、齒輪、傳動杆等都需要一定質量的鋼鐵,所以穿越到古代不能解決鋼鐵質量和產量問題,就談不上製造蒸汽機,更別想造什麼火車鋪什麼鐵軌。

2、直接奔「往復式」蒸汽機去發明。既然要實現實用的蒸汽動力及發展後期的其他用途,就不要重新走一遍蒸汽機的發展過程,先有穿越者開外掛,然後再交由古人去研究拓展,穿越者還有別的事忙呢!

往復式蒸汽機結構圖如下:

往復式蒸汽機原理(看不明白可以百度「往復式蒸汽機」,有更詳細的介紹和動圖示意):

蒸汽從蒸汽鍋爐經蒸汽管路和蒸汽分配裝置(滑閥室)進入汽缸、汽缸內的活塞在蒸汽壓力作用下按次序地自一端到另一端作往復運動。當活塞的一面在進氣時,廢氣從活塞的另一面排出。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迎接,蒸汽分配裝置(滑閥)是由安裝在蒸汽機曲柄軸上的偏心輪來帶動的。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。

3、節氣閥:能調控蒸汽進入汽缸的速度,就是蒸汽機的油門。氣閥想來應該跟自來水龍頭類似吧,果子狸實在找不到合適的結構圖,還請預備穿越者們自己百度吧!這玩意其實要做好也很需要技術的!

4離心調速器:作用是穩定蒸汽輸入,從而使動力穩定。

原理:它有兩個飛球,蒸汽機轉動時,帶動調速器轉動,轉動的調速器使飛球飛起產生離心力,從而帶動套筒上升。套筒的上升又帶動執行機構,關小蒸汽流量,然後形成一個平衡,達到了穩定轉速的目的。

5、製造蒸汽鍋爐:

鍋爐結構型式的進化是沿著兩個方向進行:火管鍋爐水管鍋爐。水管鍋爐能效高但製作複雜,不適合穿越者首選(感興趣可百度研究研究),可等工業化程度發展到一定階段再進行。而火管鍋爐隨著技術進步,從單管發展到雙火管再到煙管,理論是一樣的,但技術難度在管道製造上,在沒有優質鋼管的生產和脹管技術前,還是只能搞搞雙管或單管鍋爐。

下圖不是簡單結構的單管或雙管鍋爐,只是為了方便理解火管鍋爐原理用的,火管鍋爐的原理簡單來講就是將燃燒室中的產生的熱量煙氣通過管道儘量多的與水接觸,充分利用熱量,最好排出煙囪時已經沒熱量了!所以管道越做越多,越做越細,越做越彎曲。不過鋼管技術不行,就搞個直通的一根或兩根粗管子吧,一頭燒一頭排煙,這就是所謂蘭開夏鍋爐

6、安全閥:蒸汽鍋爐在超壓時是會爆炸的,尤其火管鍋爐因為整個燃燒系統都在一個鍋殼內,更容易出現安全問題。所以需要安全閥,在鍋爐超過壓力時自動洩氣,跟壓力鍋一個意思!安全閥分槓桿式和彈簧式,原理都是一樣的,就是利用槓桿或彈簧死命壓著排氣口,直到蒸汽力量大於槓桿或彈簧壓力,頂開了它排出蒸汽。

7、壓力表:安裝壓力表也是一個道理,可以直觀的看到鍋爐和蒸汽機內壓力情況,壓力太低就加壓,壓力太高就洩壓。壓力表很多種,簡單的有液柱式和機械式,液柱式簡單,用個U型的玻璃管就行,不過穿越者估計搞不定那麼高強度的玻璃來抗住蒸汽鍋爐的壓力。那只能搞機械式了,具體不細說了,下圖為部分機械式壓力表的示意圖和相應參數。

以上!看明白了嗎?估計不會太明白,因為遠遠不止這些呢!整個蒸汽機從原理來說並沒有超越穿越者的知識層面,但是其中運用的許多加工手段和材料卻不是低級工業能夠支持的。還有一個就是,很多小說中都談到要發明蒸汽機就要用到橡膠,可是蒸汽機從來都不用橡膠密封。橡膠這玩意兒根本不適合高溫高壓的密封。古代做蒸汽機最好的密封辦法就是用銅活塞環密封,技術完全可行,缸頭缸尾就用銅墊密封。

果子狸本身只是個網絡男,學的電腦方面的專業,估計穿越的話就是個傻高個,所以才興起寫了這麼一個穿越知識點系列。專業知識查找不易,如若有紕漏,還請評論告訴我,另外還請多多支持,更多精彩內容持續更新!

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