吕布再度提醒他:“你看看能不能把飞马纺机和水力纺机的优点综合一下,发明出更厉害的纺机。”
马钧醍醐灌顶,潜心下去,对飞马纺机和水力纺机进行了综合分析,在综合这两种纺机的优点的基础上,研制出了一种被称为波机的纺纱机,以水力为动力,一台能带动近二千个纱锭,使得纺纱机的工效大大提高。
纺机的不断改进又使织机的设备显得相形见绌,这样又反过来推动了织机的改进,还是在吕布的提点下,马钧等人又发明了水力织布机,新的水力织布机的工效要比原来带有飞梭的人力织布机的工效高四十倍,水力织机的发明,又暂时缓和了织机落后的矛盾。
就这样,织机和纺机,就像一对相互啮合的齿轮,在相互作用同发展。
与此同时,吕布对于蒸汽机的渴求越来越强。
因为吕布为了尽快统一大汉,提高大汉的战备,为了大汉农业的发展,积极地打造各种铁质农具,又为了保护森林资源,积极地引导人们使用煤炭做木材的代替品。
而拥有庞大煤炭储量的并州正在吕布控制之下,并州也有铁矿,也有河流,吕布便让郑浑等人布置用水轮机鼓风,来高炉炼铁,钢铁冶炼业开始如火如荼地发展起来。
有了取之不尽的煤炭,焦炭就发明出来了,就有了钢铁工业,便有了机器制造业。便有了棉纺业、毛纺业所需要的铁制机器,也带动了棉纺业、毛纺业的开采。同样对煤矿开采也提出了严峻的要求。
因为并州大部分煤炭都隐藏于地下,随着煤矿开采规模越来越大,开采越来越向地下深处进军,矿井积水就成为大问题。
用风车或水轮机或牛马带动水泵进行抽水的动力来源不稳定,吕布想起了英国工业革命时期的蒸汽机之所以能够发明出来,就是需要用蒸汽机推动的水泵来进行抽水的,需求导引发明的典型案例。
蒸汽机归根结底是一个能够将动能转换为功的热机,蒸汽机就是一个使水沸腾产生高压蒸汽继而推动活塞做功的锅炉。这个锅炉可以使用木头、煤、石油或天然气甚至垃圾作为热源。
吕布在那一世,在教科书上常常看到这样一个故事:“瓦特小时候曾反复观察烧开的水顶动壶盖的现象,他想:‘壶盖是被水蒸气推动而上下跳动的,既然一壶水能够推动一个壶盖,那么用更多的开水,不就可以产生更多的水蒸气,推动更重的东西了吗?’经过刻苦钻研和不懈的努力。瓦特终于发明了蒸汽机,从而推动了社会的发展。”
实际上,后世的教科书是在误人子弟,蒸汽机并不是由瓦特首次发明的。在瓦特之前,古希腊数学家亚历山大港的希罗于发明了汽转球,虽然相对于后来的蒸汽机。它只不过是一个玩具而已,却是蒸汽原理的第一次应用。后来,法国物理学家丹尼斯?巴本在观察蒸汽逃离他发明的高压锅蒸煮器的基础上制成了第一台带活塞的蒸汽机。继巴本之后,英国工程师萨弗里又发明了蒸汽泵。蒸汽机的下一步改进则是由英国工程师纽可门完成的。接着,才是瓦特的改良蒸汽机。其实。蒸汽机的发明与应用并不是这样简单,人类伟大的发明。很少只是一个人的天才创造。
不过,对于现在的吕布来说,若不是他这样一个横空出世的人物,蒸汽机的发明至少要推延到一千四百年后,当然吕布并不是一个什么了不起的天才,他对蒸汽机的印象还停留在中学物理课本上,从这样一个印象变成现实,中间不知要走多少弯路,但吕布知道,只有蒸汽机发明了,大汉才能真正地工业化,才能真正地实现技术革命对政治革新的推动。
在开始创造蒸汽机时,吕布特别注重安全性,吕布在后世见过两起锅炉爆炸的事故,他知道依照现在的铸造技术,蒸汽机锅炉的铸造质量很差,高温高压的水蒸气很容易就把锅炉搞爆炸。
所以吕布并没有在一开始就完全按照后世成熟的蒸汽机来做,而是按照世界上第一台实用的蒸汽提水机来做的,这是英国人萨弗里制成的,在公元1698年取得标名为“矿工之友”的英国专利。
吕布让郑浑等人先铸造出一个蛋形容器,先充满蒸汽,然后关闭进汽阀,在容器外喷淋冷水使容器内蒸汽冷凝而形成真空,打开进水阀,矿井底的水受大气压力作用经进水管吸入容器中;关闭进水阀,重开进汽阀,靠蒸汽压力将容器中的水经排水阀压出。待容器中的水被排空而充满蒸汽时,关闭进汽阀和排水阀,重新喷水使蒸汽冷凝。如此反复循环,用两个蛋形容器交替工作,可连续排水。
这种蒸汽提水机是依靠真空的吸力汲水,汲水深度不能超过六米,只能保证一时的使用。
时间过得很快,数米深的煤炭已经开采光了,便要往下开采,为了从几十米深的矿井汲水,须将提水机装在矿井深处,用较高的蒸汽压力才能将水压到地面上,这在此时无疑是困难而又危险的。
吕布又冥思苦想,后来想出了一个办法,将气缸与凝结缸通过一个阀门分开,改造后的蒸汽机,将蒸汽引入气缸后阀门被关闭,然后冷水被撒入汽缸,蒸汽凝结时造成真空,活塞另一面的空气压力推动活塞,在矿井中联结一根深入竖井的杆来驱动一个泵,蒸汽机活塞的运动通过这根杆传到泵的活塞来将水抽到井外,这是用大气驱动独立的提水泵。
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