漢七十一年,正月廿二。
這是個值得大漢后世子孫永遠銘記的日子,蓋因經過長達半月的不熄火試運轉,帝國科學院制造的首臺蒸汽輪機依舊運行良好,鍋爐沒炸,高壓安閥和冷凝分離裝置皆通過了極限測試。
皇帝劉徹大為欣慰,畢竟這并非粗制的蒸汽機,而是跨越了數個蒸汽機的發展階段,直接跳到了高壓輪機。
紐卡門機乃至大幅改進后的瓦特蒸汽機,皆是屬于低壓蒸汽機,蒸汽壓力尚不足03兆帕,故效率極低,按燃料熱值計算,其總效率不足百分之三。
直到瓦特蒸汽機問世的三十多年后,效率更高的高壓蒸汽機才得以出現。
難道是高壓蒸汽機的制作工藝比低壓蒸汽機復雜太多么?
不是的!
只因瓦特改進蒸汽機是發生在十七世紀中后期,當時的歐洲已有專利保護的法規,故到得十八世紀前葉,瓦特的數項專利才解禁。這些專利才解禁不足兩年,歐美就都陸續有高壓蒸汽機的問世。
從低壓蒸汽機到高壓蒸汽機的演化,乃是想法和設計方案的進步,對制作工藝和冶金工藝的要求并無太大差異。
劉徹身為穿越者,肆無忌憚的竊取著前人的科技成果,成為了大漢朝的“科學巨人”。
帝國科學院的博士和匠師們站在巨人的肩膀上,在稍稍試制過低壓蒸汽機,有初步概念后,就直接躍進到了高壓蒸汽機,且其傳動機構是氣缸平置,以活塞往復運動推轉飛輪的高壓輪機。
蒸汽機的有效功率有兩大決定因素,蒸汽壓力及飛輪轉速。
低壓蒸汽機的傳動機構多是采數連桿機構的平行運動,飛輪轉速每分鐘不會超過五十轉,發展到高壓蒸汽機后,單汽缸內的活塞高速往復運動成為可能,傳動連桿的數量得以減少,大幅提升傳動效率,故飛輪的轉速能輕松超過百轉每分。
為免有讀者抬杠,需解釋下,高壓蒸汽輪機和汽輪機是兩碼事。
汽輪機乃是用旋轉式蒸汽推動槳葉轉動的驅動設備,其科技水準遠超早期高壓蒸汽輪機,也非現下大漢的冶金和鑄造工藝說能達成的,就先略過不提。
二十世紀初,蒸汽機的蒸汽壓力近愈十兆帕,效率往往高達百分之二十以上,特制輪機的飛輪轉速更可高達每分鐘兩千多轉。
對現今大漢而言,這還是遙不可及的追求。
劉徹根據金屬安閥的公稱壓力估算,大漢這首臺高壓輪機的蒸汽壓力近愈一兆帕,勉強算得上高壓蒸汽機,飛輪轉速應是過了百轉每分,以此推算,燃料熱力值的效率約莫落在百分之六到百分之八之間,且不太穩定。
雖說效率僅為瓦特蒸汽機的兩倍多,然因飛輪轉速提升,其功率和實用性卻是遠遠超出了瓦特蒸汽機的。
至少用來驅動火車和輪船是沒甚么問題的,然劉徹并未急著去做,雖是重賞了相關的博士和匠師,又命他們繼續改進鍋爐的燃料裝置。
之前為了圖方便,這首臺高壓輪機是采用煤和木材作為燃料的,雖適宜在陸地使用,但放在輪船上就不太方便。
現今大漢的石油分餾工藝已大為提升,雖搞不出甚么汽油煤油,然最基本的火油燃料還是足以保證的,故輪船的蒸汽機最好可用火油作為主要燃料,再輔以煤炭和木材。
這自然是為建造遠洋船艦做準備,煤炭和木材的燃燒效率低,然火油在大漢境外不好補給,故遠洋船艦裝備的蒸汽機鍋爐必須制作成雙燃料通用的。
直接往燃煤鍋爐倒火油?
那就太外行了,燃油加壓霧噴可使得火油的燃燒更完,鍋爐的燃值轉換率更大,是需要專門的燃料室的。
這算不得甚么高科技,然而卻是歷史上數百年工業發展方才累積出的智慧結晶