朕真的不务正业 第266节

  喷出的蒸汽,速度太慢了,而喷出的蒸汽在一个开放的环境下,叶轮只有一片,而且叶轮不够密集。

  朱载堉首先要解决喷气速度太慢的问题,如何把蒸汽锁在一个密闭的空间里,而后将蒸汽以一种极快的速度喷发而出,吹动叶片,就成为了朱载堉的头等工作。

  密封不是什么难事,利用螺旋和铜片就可以完全做到,朱载堉设计出了一个很奇怪的锅。

  锅重四十多斤,全铁打造而成,锅盖底部有垫铜片,用螺丝压紧密封,注水口也可以旋转密封,而出水口上压着一个四两重的铁块。

  在朱载堉的设计里,蒸汽膨胀的力足够大,将铁块顶起,蒸汽的速度自然极快。

  第一次实验毫无疑问的失败了,轰鸣的爆炸声响起,幸好烧火的人离得远,爆炸的铁片飞的哪里都是,但是失败的实验没有打击朱载堉的热情,而是将四两重的铁块降低到了到了二两。

  在不断的实验中,朱载堉详实的记录了过程,最终确定了高压锅的方案。

  在进行高压锅实验之中,他还制作了新的密闭的走马灯叶轮,而这这一次他在密闭圆形的内径为三寸的叶轮舱里增加了四个叶轮,让高速气流,带动叶轮旋转。

  朱载堉越是实验越是兴奋,在万历五年二月中旬,朱载堉带着自己的轮机来到了皇帝面前。

  “这么大的个头吗?”朱翊钧看着面前两人高、三四丈长的红绸布,满是疑惑的说道。

  朱载堉拉开了厚重的红绸布说道:“陛下,这里是十六个锅,蒸汽通过管道进入叶轮室,叶轮带动轴飞速旋转。”

  一个锅提供的蒸汽不够,那就十六个一起提供,朱翊钧点检了并排放置的十六口锅,锅的原理很简单,就是高压锅,那个压着出气口的铁块,就是安全阀,当锅内的气压足够大,将安全阀顶起时,蒸汽就开始咆哮。

  展示所用的叶轮舱,已经拼接好了,但是朱载堉很贴心的准备了一个敞开的叶轮舱,供陛下查看,朱翊钧见到了一个很有趣的东西,轴承。

  大铁环套着小铁环,小铁环上并排放着一些铜柱,这些铜柱表面光滑,上面涂满了鲛油,四面叶轮固定在轴上。

  鲛油就是吕宋总督殷正茂献上的奇物,其实这东西就是鲸鱼的脑油,不过三百斤,但是这等奇物是天然的润滑剂,所以朱翊钧就看到了轴承。

  叶轮舱的叶轮也从一层,涨到了四层,叶轮舱是个喇叭状的头小脚大的设计,轴承带着个飞轮,只要能转起来,从地底取水这件事,就不再困难。

  朱翊钧眉头紧皱的拿起了一个叶片,这个叶片是一种扁平状,一面是平的,一面是流线型的曲面,这就是水翼帆船的基本原理,利用流体产生的压力差,催动叶轮旋转,而不是直接吹动。

  直接吹动的效率实在是太低了。

  而朱载堉将这个技术用到了叶轮上,水翼帆船的经验告诉朱载堉,大明的硬帆可以逆风航行,对风的利用效率更高,那么叶轮上直接使用这种样式的叶片,可以有效的增加效率。

  密密麻麻的叶轮片,错落有致的摆放着,最大效率的利用到了快速流动的风。

  是的,在朱载堉看来,陛下要的就是一个陆地上利用风力的机械,高速流动的蒸汽不就是一种风力吗?跑马灯上的叶轮不就是轴承的风帆吗?如何更加高效的利用风力,就是朱载堉要做的事儿。

  化学能转化为蒸汽的热能,蒸汽的热能转化为了流体能,流体能转化为了机械能,这就是整个过程的能量转化。

  朱翊钧检查了所有的东西之后,示意朱载堉开始展示。

  “加水!陛下暂且离远一点。”朱载堉对上次的爆炸心有余悸,生怕这次再出现什么事故,请求陛下离远一些。

  这东西要是炸了,伤到了他朱载堉不要紧,要是伤到了陛下,这火力提水之事,就没有必要再研究了,所有参与到此事的工匠,可能统统都要斩首。

  复古派们,怕是要高兴的以头抢地了。

  朱翊钧站在远处,看着那个怪物,面色五味成杂,就像是有一个村民给朱翊钧分享了可控核聚变一样的荒诞感。

  大明首席科学家,搞出来的不是传统的往复式蒸汽机,而是蒸汽轮机,虽然它只有四层。

  “点火!”朱载堉大声的说道,一声令下,等待后的太监们,开始往里面添煤,几个太监不停的煽动着蒲扇,很快煤被点燃,朱翊钧等了将近一刻钟的时间,轮机开始转动,飞轮的速度由缓慢,变成了尖啸的轰鸣声。

  朱翊钧甚至产生了一种飞机起飞的错觉。

  过了仅仅半刻钟,朱载堉让人停火,等到轮机完全停止之后,朱载堉才满是懊恼的说道:“陛下,它能转,也就是能转而已。”

  “臣观察到,这个蒸汽每经过一片叶轮,就会降速,这让这台机械的转速比较缓慢,臣正在想办法解决。”

  朱翊钧面色平静的说道:“怎么降速就怎么提速,在叶轮之间,安装一个固定不转动的方向相反的叶轮,只用来导流,不就可以了吗?”

  朱载堉猛地瞪大了眼睛,左手握拳用力的砸在了右手上,满脸狂喜的说道:“对呀!我怎么没想到呢?”

  朱载堉已经迫不及待了,因为流速减小的缘故,其实只有第一片叶轮能够利用蒸汽的高速气流,但是通过下面三片叶轮的气流速度会降低,甚至会起到反作用,非但不能让飞轮速度更快,一片叶轮的利用效率反而高于了四片。

  可是小皇帝一句话,让朱载堉找到了解决之道,怎么减速就怎么增速,装一个完全相反的叶轮,就可以再次加速蒸汽了。

  朱翊钧和朱载堉聊了很久,首先从单向的叶轮,对称一下设计成为了两个,就成为了一个中间细,两头粗的结构,之所以中间细两头粗,是因为压力和体积成反比,蒸汽气压降低的时候,体积会增大,所以要中间细,两头粗,之所以如此设计,是为了尽可能的利用蒸汽的流速。

  第三天朱翊钧就见到了新的叶轮,从四片变成了七片,负责加速蒸汽的定子有三片,负责带动轴承旋转的转子有四片,由单缸变成了双杠,中间以鲛油润滑,利用效率进一步的提升。

  朱翊钧呆呆的看着面前冒着蓬勃蒸汽、咆哮着的巨兽,而朱载堉高兴的就跟孩子一样,这看看,那看看,他在度数旁通。

  记录蒸汽进入的风速和出风口的风速,在朱载堉看来,出风口的风速的降低,是效率进一步提升的证明,而叶轮稳定工作的时间,更是朱载堉要迫切关心的问题。

  如何进一步的改良,增加叶轮、改变叶片的造型、进一步改良叶片的风机大小等等,转起来只是第一步,如何更加高效的、更加稳定的、更长时间的转起来,就是朱载堉的课题。

  张居正叹为观止的看着这一幕,他知道一个全新的时代,已经悄然开启。

  “皇叔这东西叫什么?”朱翊钧满是笑意的问道。

  “万历造蒸汽机。”朱载堉言简意赅的说道,万历年间发明创造出来的蒸汽轮机,这就是朱载堉给的答案。

  朱翊钧沉默片刻说道:“叫郑王造吧。”

  “臣不想袭封郑王。”朱载堉十分确信的说道。

  朱翊钧想了想说道:“那朕给皇叔封个新的王?封德王好了。”

  “陛下,德王是英庙次子的封王已经封过了。”张居正小心的提醒着陛下,已经有德王了。

  “让德王府改名,不改就废庶人好了,反正父亲也废过辽王,也不差这么一个德王了。”朱翊钧非常确定的说道,这玩意儿的意义,张居正显然很懂,德王府不肯让,那就直接废藩,送到凤阳高墙去。

  “臣若是领了王爵,就不能在京办事了,祖宗成法仍在,臣只想托庇于陛下,继续做这些个奇技淫巧便是。”朱载堉仍然不肯答应,他不要王爵,是因为做了王,就有了藩禁,哪里都去不得,只要陛下继续支持他做事,就已经是天大的幸运了。

  朱翊钧看着咆哮的蒸汽机,一时间不知道说些什么好,千言万语汇成了一句话,皇叔牛皮。

  朱载堉这台机械一切都来自于大明眼下现有的技术,有了动力,大明生产力即将产生飞跃。

  朱翊钧想了想说道:“皇叔明日到内帑领五十万两白银吧,皇叔既然攻克了真的课题,朕必然要恩赏。”

  朱载堉摇头说道:“千金买马骨,若是陛下给了臣,必然让外廷以为是左手倒右手,臣以为臣这是一种路,也有其他路可以走,陛下赏给别人吧。”

  “臣本就是拿着陛下的钱在做事,就不必再加恩赏了。”

  朱载堉还是不肯领赏,皇帝对他进行了深入的投资,这几年他在京师所有的花费,包括算学教材的编修、观星用的反射千里镜、历法天文生、内书房的学徒、万历律历的编修,没有陛下的鼎力支持,他一件事也做不成。

  他没钱,这些东西,哪个不是烧钱的玩意儿?

  他不后悔,不后悔被陛下用一个六分仪引诱到京师来做牛做马,相反,当下大明朝的风力舆论之下,他研究的东西,无一例外都是离经叛道,必须要托庇于皇权,他的才智才能完全发挥出来。

  所以,他把蒸汽机命名为万历造,这是万历年间的产物,不仅仅是他一个人的智慧。

  朱载堉带着新的改良方案离开了,朱翊钧看着已经熄火的蒸汽机对冯保说道:“下旨工部,为皇叔在皇家格物院营建一个王府,规制就按洪武年间亲王制营造,朝鲜送来的高丽姬、吕宋送来的泰西女、北虏送来的海拉尔,也要一个地方安置。”

  “下旨礼部,皇叔一应礼制,以亲王礼待之,不可有任何的懈怠。”

  “下旨兵部,给皇叔配红盔勋卫四百名,皇叔有难,则连坐瓜蔓,绝不姑息。”

  “冯大伴,给皇叔配奢员若干,一切安保之事,位于亲王之上,一切出入起居,皆由宫中负责安顿。”

  “朕还能赏赐点什么?就拿出这么点东西,日后说起来,怕是又要骂朕薄凉寡恩了,还是给皇叔五十万两白银,真金白银的砸下去,更加安心一些呢。”

  “奇物啊。”

  往复式蒸汽机不是点错了科技树,只是当时并没有关于流体能的研究,所以往复式蒸汽机是一个符合泰西的,但是大明已经研究过硬帆了。求月票,嗷呜!!!!!

第224章 朕的算学附加卷

  2023-08-05

  皇叔朱载堉搞出来的东西,是完全不符合这个时代的产物,是一种探索和创新,结合过往经验的应用,多好用不见得,也就是能用的程度,效率和后世的蒸汽轮机当然不能相提并论,后世的用在大型船舶、发电厂的蒸汽轮机的热效率能达到60%以上,而皇叔朱载堉这台轮机,怕是连5%都很难做到,而且极不稳定。

  朱翊钧可以清楚的解释清楚其中的原理,比如高压蒸汽、安全阀,定子叶片的对蒸汽的加速原理,高温高压高速,经过了转子叶片后变成了高温高压低速、在定子叶片降温、降压,蒸汽膨胀再通过叶片速度自然提升。

  但是让朱载堉完全搞清楚其中的逻辑,进而更加科学的设计,那是为难皇叔。

  不过也是惊世骇俗的奇迹之物了,因为往复式蒸汽机,玩了两百多年,到三胀式蒸汽机时,热效率也不过8%,而这台神奇的蒸汽轮机的效率已经接近5%,极其恐怖。

  瓦特改良蒸汽机的时候,也不是经过了精密的计算和设计,都是一种经验主义的实践。

  朱载堉的蒸汽机工作时间短、使用寿命低,高温高压的蒸汽,对蒸汽轮机的损害是极为致命的,材料学需要突破,才能适应高压高温,动辄400°、500°的高温、高压蒸汽,脆弱的叶片很容易就会坏掉。

  次日朱翊钧就收到了皇叔朱载堉的奏疏,短命的蒸汽机,如何增寿?朱载堉使用了一种奇怪的思路,减轻高压锅炉上的安全阀重量,降低温度和压力,降低对叶片的压力,将400°以上的高温,降低到200以下。

  虽然会进一步牺牲效率,但是使用寿命立刻就可以延长到了足够实际应用的地步。

  “皇叔厉害啊。”朱翊钧朱批了朱载堉的奏疏,这不是说朱载堉放弃了对高压高温的探索,只是践履之实的、理论结合实际的让蒸汽机来实际应用。

  往复式蒸汽机的原理非常简单,蒸汽输入,推动活塞,活塞带动曲柄,曲柄带动飞轮。

  而往复式蒸汽机就是让高压蒸汽从两头输入气缸,左右推动活塞,而实现高压蒸汽左右进入气缸装置,是连接飞轮的滑阀。

  滑阀通过滑阀杆连接飞轮,飞轮转动,滑阀左右活动,蒸汽从左右两边进入气缸之内就可以实现了。

  最大的技术难点是密封,滑阀室和气缸都有连杆连接飞轮,而滑阀室和气缸都需要密封的技术。

  往复式蒸汽机相比较蒸汽轮机,最大的问题,就是密封的困难,既要连杆进进出出,又要连杆处密封,不让蒸汽泄压,这就是朱翊钧需要攻克的技术难题。

  重赏之下必有勇夫,各种各样巧妙的思路出现在了朱载堉的案头,但凡是有用的意见,就会被朱载堉采纳,并且发下去一笔赏银,火力提水这个话题,在重赏之下,开始高涨了起来。

  京师各大杂报开始报道朝廷的重赏,并且寻找能够火力提水之人。

  烧不了煤就烧银子,这就是朱翊钧的解决方案,烧银子真的有用,朱很快就有了收获。

  “陛下,元辅先生说准备好了,请陛下前往。”冯保俯首说道,实验的场地在全楚会馆,在宝岐司整理农书的朱翊钧听闻,合上了农书,站了起来。

  这个装置来源于《民报》,并不是蒸汽机,但也是一种取水装置。

  民报,一个喜欢报道各种和百姓息息相关的事儿的杂报,报道了一种自流水装置,这种装置不是不需要做功的永动机,而是可以更加简单的取水方式,也是响应朝廷的号召,此物一出就引得了坊间的热议。

  朱翊钧赶到了全楚会馆,张居正在门前恭候,而门槛已经全部拆除,在游七的带领下,朱翊钧来到了九折桥的水池边。

  装置很简单,一个风箱加一根管子,风箱本来吸气的入风口,连接上了管子,伸进了人工湖之中。

  游七站在风箱旁,得到了张居正的首肯后,游七开始抽动风箱的拉手。

  “出水了。”朱翊钧看着出风口变成了水管,笑着对张居正说道。

  游七选择了停手,而水流并没有停止,仍然在不断的流出,而后水流变小,水停止了流动,当游七再次拉动时,水再次流出。

  而此时的大明首辅张居正,愣愣的出神,九折桥旁的柳树已经发芽,在春风的吹拂下,在湖面上荡出了涟漪,他已经试过了许多次,这不是道术,是万物无穷之理。

  很简单,管子内的气体被抽走了,所以水被吸了上来,利用的是大气压强。

  大明有一种汲酒器,长杆空心,长杆的顶部有一个气孔,将汲酒器放入酒中,摁住气孔,就可以把酒提上来,而后松开气孔,酒就会流入杯中,也是用的大气压强。

  游七带着皇帝和首辅,来到了自家水井面前,将管道伸入了井内,第一口井很快就抽出了水,但是第二口井却没有。

  “第二口水面到地面,超过了三丈,但凡是超过三丈,都不能抽出水来。”张居正开口说道。

  按照大明和泰西的共同认知,自然厌恶真空的基本原理,超过三丈也应该能压出水来,但,不行就是不行。

  大气压强也是有限度的,只能把水压到三丈高左右。

  三丈这个深度,就是压水机,抽出水的极限距离,这不是说这种装置没有用,相反它非常有用,能够极大的方便百姓们的生活。

  它的应用场景,可以在低于三丈的井内使用,这是一个便民的神奇发明。

  风箱稍微改一改就是一台压水机,涂上桐油,能用几十年,里面的活塞和水管上有一个皮垫盖板,空气只能从下往上流动,不能从上往下流动,当然密封比较差的话,可以先倒上去一点水,增加密封性。

  “发明此物的工匠在何处?”朱翊钧看完了实物,连连点头,真的是一种巧妙的提水方法,虽然三丈的高度有限,但还是能够实际运用的。

  张居正就是这样,他怕有人蒙蔽圣上,就自己先来试试,毕竟嘉靖年间,有假道士欺骗道爷,被缇帅陆炳给点了,陛下年龄幼冲,若是被骗了,张居正这个帝师,负首要责任。

  张居正践履之实的发现,这东西有用,应用场景有限,但确实很好用,能够极大的方便百姓的生活。

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