第313章 匠魂铸鼎蒸云蔚,三代蒸汽机震乾坤(1/2)
长安城郊,将作监直属的皇家工坊区,俨然已成为帝国胸膛内一颗灼热搏动的心脏。
自天子刘协移驾于此,潜心“格物”,这片土地的热情便被彻底点燃。马钧、欧大匠,以及数以百计、千计遴选自天下的能工巧匠,仅在年节时象征性地歇息了几天,便如同被无形的磁石吸引,迫不及待地重返他们那座由钢铁与火焰构筑的圣殿。
如今的匠人们,早已非吴下阿蒙。天子的重赏与超擢,实实在在地改变了他们的命运与社会地位。马钧,欧大匠等作为将作监的旗帜,其累积的赏赐——金银、锦缎、——早已超越寻常地方豪强。他麾下那些核心的大匠、匠头,凭借着手艺与功绩,获得的宅子、钱财,也足以让许多人艳羡不已。更关键的是,他们及其家眷享受着工坊特供的米粮肉蔬,其品质与数量,是外间难以想象的。精米、时鲜菜蔬、蛋类、猪羊鱼肉更是家常便饭,让匠户们的餐食比许多讲究体面的富户还要丰盛。物质上的丰足,带来了前所未有的底气与尊严。
而精神层面的满足,更甚于此。“士农工商工,皆为国之本”,《定分止争诏》并非一纸空文。如今,身着将作监特发的靛蓝工服行走于长安市井,旁人投来的目光,不再是过去的轻蔑,而是混杂着好奇、探究,甚至是一丝敬畏。这种被认可、被尊重的感觉,如同最醇厚的美酒,滋养着每一位匠人的心魂,激发着他们内心深处最炽热的创造欲望。
此刻,工坊的核心区域,正进行着一场静默却激烈无比的技术革命——第三代蒸汽机的攻坚。这并非源于天子具体的指令或草图,而是马钧、欧大匠与众多顶尖工匠,在彻底吃透第二代高压蒸汽机的原理与制造工艺后,自发萌生并全力推动的超越之举。
事情的起因,源于一次看似寻常的效能评估。几位负责记录数据的年轻匠人,在比对不同工坊蒸汽机的耗煤量与输出时,发现即便同一批出产的机器,效能也存在细微却稳定的差异。这一发现引起了欧大匠的注意。他带着人蹲守在机器旁,日夜观察,记录下每一个可能导致差异的细节:炉火的颜色、进煤的频率、汽缸保温层的厚度、甚至排气口白烟的浓淡……
“看这里!”一日黄昏,欧大匠指着那不断喷出的、带着大量白雾的废气,对围拢过来的马钧及其他几位大匠说道,“这气排出时,还带着这般多的‘白雾’,说明其中蕴含的热力并未用尽,就这么白白散掉了,可惜,可惜啊!”
马钧蹲下身,伸手感受着那湿热的气流,眉头紧锁:“确是如此。这气看似无用,但其力犹存……若能设法,将这散逸之力,再借来一用……”
这个念头,如同投入平静湖面的石子,激起了层层涟漪。匠人们开始围绕着“如何利用废气余力”这个核心问题,展开了天马行空却又紧贴实际的讨论。
首先取得突破的,是一组由老匠师韩渠带领的团队。韩渠是个沉默寡言的人,一辈子与铜铁打交道,手指粗糙如树根,却有着异乎寻常的耐心。他注意到,排出的废气遇到冰冷的金属表面,会迅速凝结成水珠。“气遇冷则凝水,此乃常理。”韩渠对组员们说,“若我们造一个专门的铜箱子,内设冷水管,将这废气引入其中,令其速凝成水。气凝成水,体积骤减,箱内岂不……岂不空乏?此空乏之力,或可助活塞回拉,省却机器自身气力。”
这个想法极为大胆。他们先用熟铜打造了一个密闭的箱子,内部盘上细铜管,通以冷水,然后将蒸汽机的排气管接入。最初的几次试验惨不忍睹。连接处密封不严,冷水管布局不合理导致冷凝不均,甚至因为压力变化失衡,导致一台试验用的老旧一代机活塞连杆扭曲变形,险些酿成事故。一名年轻学徒在紧急处理泄漏的热水时被烫伤了手臂,起了大片水泡。
挫折没有让他们退缩。韩渠带着人一遍遍修改设计,加厚箱体,优化管道布局,尝试了数种混合胶泥与麻丝进行密封。
终于,当一台加装了这种“凝水助拉箱”(他们自己起的名字)的二代试验机再次启动时,所有人都屏住了呼吸。随着废气被引入铜箱,冷凝水滴滴答答地流入下方的集水罐,负责观测的匠人惊喜地发现,机器飞轮的转动似乎……轻快了一丝?经过反复测试与改进,加装此装置后,机器在维持同等出力下,耗煤量显着降低,整体劲力估算提升了近三成!这意味着,同样的煤炭,能做出更多的功!
几乎与此同时,另一组由几位对“气力”流转理解极深的匠人,则在思考另一个问题。主持者是一位名叫石岳的壮硕匠师,他曾是军中负责维护攻城器械的匠户,对杠杆、传动有着直觉般的理解。“一代机、二代机,气都是一次用完即排。”石岳用粗壮的手指在沙盘上画着,“好比壮士挥拳,只出一拳,不管这拳是否用尽了力气。为何不能让这‘气’连续发力?比如,先用小缸受其猛力,再引余力入大缸,再推一次?”
“多级推气”的构想提了出来,却遭到了不少质疑。结构太复杂,两个汽缸如何协调?力道如何传递?震动会不会更大?石岳不为所动,他带着组员,先用硬木制作了缩小比例的模型,用皮囊模拟蒸汽,反复验证其可行性。然后,他们开始打造真正的双汽缸原型。第一个版本,两个汽缸简单地并联,结果运行起来颠簸欲裂,连杆几乎扭断。第二次,他们改为串联,小缸在前,大缸在后,但相位没有调好,机器根本转不起来。
失败了一次又一次,废弃的零件堆满了角落。一次测试中,因为低压缸的铸造有暗伤,在高压蒸汽冲击下突然爆裂,碎裂的铸铁片四散飞溅,幸亏石岳反应快,一把推开了身边的学徒,自己手臂却被划开一道深可见骨的口子,鲜血瞬间染红了工服。他被强行抬去医治,休养了半个月。期间,组员们没有停止,他们反复检查图纸,测量每一个零件,最终发现问题出在缸体壁厚不均和连杆的锻造火候上。
当石岳吊着胳膊回到工坊时,改进后的第三版双缸结构正在准备测试。这一次,他们调整了两个活塞的行程相位,改进了连杆与飞轮的连接方式以平衡力道。启动那一刻,所有人的心都提到了嗓子眼。机器先是剧烈晃动了几下,但随着飞轮转速提升,震动竟逐渐平复,运行变得异常平稳,输出的力道,通过测试装置反馈,比单缸结构提升了五成还多!而且,运行声音都变得浑厚了许多,不再那么尖锐刺耳。石岳看着稳定运行的机器,眼眶微微发红,那条受伤的手臂,似乎也不那么疼了。
除了对“气”本身的利用,锅炉的改进也在同步进行。负责锅炉的匠师们发现,现有的火管锅炉,越是想要提升气压,对炉膛温度要求越高,煤耗增加极快,且炉壁容易烧损。一位名叫林远的年轻匠人,在清理锅炉水垢时突发奇想:“为何不能让水在管中流,火在管外烧?如此,受热是否更匀,更快?”这个“水管锅炉”的想法起初被认为是异想天开,细管子如何承压?连接处如何保证不漏?
林远没有放弃,他带着几个志同道合的年轻人,先用陶管、铜管做了无数小型试验,记录不同管径、排列方式下的热效率。失败是家常便饭,陶管炸裂,铜管开裂,烫伤、熏黑更是寻常。但他们最终摸索出了一套可行的水管布局和连接工艺。当第一台按照新设计建造的试验锅炉点火升压后,其产生蒸汽的速度和压力,让所有老匠师都为之动容。虽然结构更复杂,制造要求更高,但其效能提升是实实在在的。
还有匠人尝试在蒸汽进入汽缸前,让它再经过一段被炉烟加热的盘管(他们称之为“过热气路”),发现这样处理后的“干热之气”做功更猛,且能减少汽缸内的“积水”现象。
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