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國姓竊明

作者:浙東匹夫
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第五百一十六章 未曾設想的突破

第五百一十六章 未曾設想的突破

但冷靜下來后,他也早已想起,瓦特不過是改良了蒸汽機,確切地說,是做了「巨大的改良」,但那說到底也是改良,說明在瓦特之前很久,就有人造出蒸汽機了。
而朱樹人此刻經過縝密的觀察,也看出一些門道了,他發現,羅伯特·胡克按他前些年提出的要求、造出來的這玩意兒,雖然不能說就是紐科門蒸汽機,但也具有幾個非常重要的共性。反正絕對是不能算作瓦特式蒸汽機的。
紐科門和更早的蒸汽動力裝置,有一個極大的浪費,那就是他們都得把水從常溫燒到一百攝氏度,然後沸騰形成蒸汽壓力,把蒸汽壓力噴出去做功。
紐科門蒸汽機每做一次功,都要把涼水從20度燒到110度以上的水蒸氣,而瓦特蒸汽機只要從90度的回收熱水開始燒。
朱樹人一進門,就看到了如今挂名研究所副所長的英國學者羅伯特·胡克(正職所長必須是大明國籍的漢人,副所長可以有好幾個,胡克並不是唯一副所長),還有一個荷蘭籍研究員安東尼·列文虎克,外加一些名不見經傳,連朱樹人也不認識的大眾臉。
原因無他,朱樹人這幾年對於南京大學和大明科學院的工作,那也是經常會關心的,他當然知道最近兩三年,胡克在操心什麼項目——
在眾人的驚嘆中,蒸汽機總算啟動了起來。而隨著機器正常運轉,朱樹人也終於冷靜了下來,意識到眼前這玩意兒的進步程度,其實也沒那麼大。
甚至這個項目,還是朱樹人當初抱著有棗沒棗打一桿的心態,主動吩咐對方的。只是朱樹人也沒太敢奢望,並沒有給對方上壓力定期限出成果。
這玩意兒用術語說,外行人不一定聽得懂,但舉個通俗的例子,一句話就能聽懂——
此刻看到對方振奮的樣子,朱樹人不由覺得莫非是那玩意兒成功了……
在原本的歷史上,胡克定律應該是1678年才被胡克提出的,也就是初中物理課本上那個「彈性形變材料中,應力(彈性勢能/彈力)于應變數(彈性形變)成線性關係(正比)」的定律。
這點應該不難改,只是靈光一閃,點破一層窗戶紙的事兒,所以朱樹人想到也就立刻說了。
朱樹人看到胡克和列文虎克一臉的振奮,他內心的期待也不由又陡然升高了一層。
「你這些水,燒開了之後變成蒸汽噴進氣缸,推一次活塞做完功,能量下降就降溫成水霧了,然後從廢氣排氣口直接噴出去。
這些水被收回來時,依然保持在至少80多度到90度的高溫,畢竟是剛剛從蒸汽變回液態的水。而再把90度的水回爐燒開繼續做功,那效率就比從20度開始燒水效率高得多了。
於是從那之後,他搞研究和鼓搗機械就更賣力了。在鼓搗各和_圖_書種更高精度的光學儀器、鍾錶和其他彈性蓄能機械方面都有點貢獻。
你就不能想想辦法,在廢氣排氣口弄個搜集裝置,把這些至少80多度的『水霧』重新搜集回來,灌回鍋爐里繼續燒?那不比你從頭開始燒冷水省燃料?」
而這些水直接就排到空氣中浪費掉,重新又從20多度的室溫涼水開始燒水、再燒開、再做功、再排掉……那熱量的浪費就非常巨大。
波義爾本人經常負責動腦子想需求、然後讓胡克幫他把實驗器材設計製造出來,倆人一個動腦一個動手,一個出思路一個負責落地,配合得不錯。
這樣的統治者,才是真懂行的!難怪王爺當年能指導牛頓,提出三大定律呢。牛頓不過是提供數學證明的人,而最初的猜想,正是出自王爺敏銳的遠見卓識!
又過了78年的1946年,賓夕法尼亞大學發明了第一台計算機「埃尼阿克」,開啟了第三次工業歌命。
毫無疑問,胡克和列文虎克,都是八年半前、從歐羅巴返航的大明商船隊,趁著倫敦大瘟疫那次,從英、荷等國帶回來的。
舉個最簡單的例子,在沒有做功后水霧回收裝置的情況下,蒸汽機永遠不可能用於海船的航行動力。因為你不可以讓鍋爐燒海水,而海上根本沒法補充淡水資源,
……
可見朱樹人當初對巴羅教授和牛頓等人的禮遇,並沒有白費。那些鏨金琺琅掐絲的瓷器茶葉罐,和極品凍頂烏龍,還有蘇綉,也沒白送。
結果,因為波義爾本人已經是牛津大學的泰斗級人物,挖不動。最後事情辦妥,卻把他那個還沒什麼學界地位的三十來歲低學歷助教挖來了。
在胡克提出胡克定律及其初步機械應用的時候,朱樹人還破例從內務府的皇室財產里,個人撥出了兩萬兩白銀,獎勵給胡克。
以至於胡克忙活了好久,才把機器兜兜轉轉啟動起來。
又過了77年之後的2023年,微軟發明了GPT,不知道算不算是開啟第四次工業歌命。但就算不算,多給它三年湊個80年整,到2026年前後,人工智慧技術大概率會進步出一個工業歌命級別的質變拐點。
而瓦特的蒸汽機,一個重要思路就是「把做功后稍稍冷卻、失去動力重新液化的冷凝水,通過冷凝銅管重新收集,循環送回鍋爐再燒一次,反覆沸騰」。
看到機器啟動的那一刻,朱樹人內心就已經升起了一個改進的念頭:
這位羅伯特·胡克,當年在牛津大學當助教,那年34歲,不過他並沒有牛津大學的學歷。
另外,就算現在的蒸汽機噴出來的水霧沒法循環回收,那也至少可以集中噴到一個冷水鍋里,讓冷水和廢霧混合形成溫水,這樣也算不浪費能量了,可https://www.hetubook.com.com以給煤礦工人們開一個熱水澡堂子,用高溫廢霧混冷水給工人洗澡。
而列文虎克和旁邊其他研究員,一開始反應沒胡克那麼快。但聽胡克說得如此發自肺腑,不似討好,他們也終於反應過來,對見多識廣的王爺佩服得五體投地。
「哦我的上帝,令人崇敬的殿下,您的洞察力簡直像神一樣完美敏銳,居然那麼快就能發現一個質變級別的技術缺陷!我對您的敬仰,已經無法用語言形容了!
咱且不說那些古埃及開神廟門的蒸汽噴汽銅球,單說近代的蒸汽機,其實在原本的歷史上,英國人紐科門在1705年就發明了近代蒸汽機。而到了瓦特的改良徹底完成,那已經是1787年了,中間過了整整82年。
但這些『水霧』哪怕已經低於100度,但至少80多度還是有的吧?總比你冷水鍋爐里待煮的20多度室溫水熱得多。
他一開始有點被歷史書唬住了,一聽到蒸汽機,就下意識以為是瓦特的蒸汽機。
攝政王殿下這是什麼洞察力?剛才教他弄個冷啟動的搖柄把手,已經讓他覺得神來之筆了。此刻居然還能觀察一會兒鍋爐的廢氣排放,就悟出該加個「廢氣中的水霧熱能回收裝置」、把熱水重新循環煮?
其實,一次工業歌命的周期,差不多也就是80年左右。
如此一算,歷史上的紐科門蒸汽機1705年誕生,現在的胡克蒸汽機提前到1677年,其實也就提前了28年而已,完全不算多。
而機械研究所里,幾個院士級別的學術大牛,和另外好幾個研究員,早已得到了通傳,正在恭候攝政王的視察呢。
他們就不能像後世的柴油拖拉機啟動那樣,先弄個類似拖拉機搖柄的東西,在啟動蒸汽機之前,先讓飛輪曲軸有個初始方向的轉動慣性么?
所以從這個角度來說,歷史上紐科門蒸汽機發明,到瓦特改良蒸汽機,都隔了82年之久,紐科門那次倒是能算「第零次工業歌命」了。
而這些蒸汽只做了一次功之後,一旦氣壓下降、失去了動力,也就直接排放到外部空氣中了。那些蒸汽在失去壓力后,重新冷凝成水,這時其實仍然有大約80度到90度的水溫,雖然沒開,但也算是很熱的水。
朱樹人雖有心理準備,但還是忍不住大驚失色:那不就是把蒸汽機做出來了么?不可能這麼快吧。
畢竟,水霧只佔最終噴出廢氣的極小一部分。一定要有個比較穩妥的分離水霧和其他廢氣成分的辦法,這些得從頭研究,我原先從來沒設想過……」
就算大明有了標準化的橡膠密封圈,有了標準化的齒輪、螺絲、彈簧,還有了其他一些化工和材料學領域的輔助進步,但也不可能那麼快造出蒸汽m.hetubook.com.com機吧?
前者是「爆炒肉」,後者是「回鍋肉」。
而朱樹人之所以判斷出胡克蒸汽機更接近紐科門而非瓦特,是因為他發現了胡克這個機器,並不存在瓦特蒸汽機的一個重要特徵——它並沒有蒸汽冷凝回收裝置。
胡克要啟動這機器非常不容易,因為飛輪和曲軸似乎不夠精密,一開始單向轉動的原始慣性不夠大的話,很容易把曲軸飛輪的圓周運動,變成盪鞦韆一樣的往複運動。
羅伯特·胡克滿臉驕傲之色:「沒錯,尊敬的殿下,就是您吩咐的用蒸汽驅動曲軸飛輪做功的機器,終於試製出第一台樣品了。目前已經跑起來了,雖然上午只穩定運行了二十分鐘,就有點漏氣。另外就是啟動環節成功率不高,但至少我們做出來了。」
81年後的1868年,法拉第發明了發電機,開啟了第二次工業歌命。
後來倫敦大瘟疫期間、大明商船隊去賣葯,不是連上了劍橋巴羅教授那條線么,但巴羅是數學家,不懂化學和藥學,當時為了驗證大明買的消毒劑和滅鼠藥的藥效和化學原理,就去牛津找了波義爾,大明使者王夫之還給波義爾送了重禮。
考慮到大明的工業基礎在材料學方面有了那麼多進步,還做了那麼多設計標準化方面的打基礎工作,還給了胡克充足的資源,以舉國體制讓他研發了四五年,提前這28年非常合理。
說句良心話,朱樹人其實原本都沒想過非要在他有生之年看到蒸汽機,在他原本的計劃中,能在生化環材這些笨鳥先飛瘋狂試錯的「大力出奇迹」領域,把「低垂的果實」大致摘一遍,然後為大明打起理工科教育的基礎,他這輩子也就值了。
都是因為那次倫敦大瘟疫時賣葯的雪中送炭,和後續展現的求賢若渴高風亮節,讓一大批歐洲年輕學者和能工巧匠,看到了來東方淘金的潛力,被大明收入囊中。
那是三年前的事兒,當時胡克拿到這筆銀子,就感激涕零,覺得在倫敦的機械同業公會或者牛津助教的位置上干一輩子,怕是都得不到那麼多錢。
當初大明商船隊趁著倫敦大瘟疫去歐洲挖人時,列文虎克在荷蘭代爾夫特市當市政廳書記員,業餘搞點機械設計小創新,在大明使者去荷蘭萊頓大學挖人時,他聽說了大明攝政王的慷慨和求賢若渴,就拿著自己的一個小玩意兒上門求賞識碰碰運氣,就被帶回來了。
只有循環燒水的蒸汽機,才有可能用於海船動力。
而至於今天等待視察的另一位研究員,安東尼·列文虎克,後世上過初中生物課的應該也都聽說過,就是那個發明顯微鏡看見微生物的荷蘭人。
哪個文明能搶到那個質變的工業歌命拐點,就能決定人類下一個80年,由哪個文明來做地球球長和*圖*書
朱樹人其實也完全不懂怎麼造機器,怎麼實現這個目標。但他好歹熟讀歷史,知道這裏面的節能邏輯、進步方向。
得到了侍從的通傳后,朱樹人很快就晃悠到了江寧鎮上的大明科學院機械研究所。兩地相距原本就不遠,晚飯之前的點就信步逛到了。
畢竟平行時空的紐科門可沒那麼多資源,人家都是花自己的錢研究的。如今的胡克,花的可是大明內務府的錢,那財力物力根本不在一個數量級上,可說是天壤之別。
因為文化水平不高,理論基礎不紮實,列文虎克也沒本事自己搞項目,這幾年就跟胡克搭班子,幫他做一些動手的和具體細化落實的工作。
或許王爺不擅長親自搞研究,但他的眼光之敏銳,實在是天上天下無人可比!那種一眼看穿事物本質、矛盾根源的銳利洞察,簡直可怕。
因為這就相當於把水從20度燒到90度的這70度溫差的熱能,都被浪費掉了。最後做功的,只是90度到110度那一段溫差的能量。
沒想到,最後突破居然那麼快,他帶著狂躁的心情,連忙讓胡克帶路,參觀了一遍。
所以,他也就可以直接很光棍地扮演那個只動嘴的角色。
另一邊的羅伯特·胡克聽了攝政王這神來一語,卻是如醍醐灌頂,足足獃滯了半晌,才從狂喜和崇敬中回過身來。
比如瓦特改良蒸汽機,是1787年完成的。
羅伯特·胡克把朱樹人高屋建瓴的原則思路牢記在心,很快又投入了新的研發征程。
朱樹人一擺手:「時間不是問題,慢慢來好了。其實要水霧和其他廢氣分離,也不是不可以考慮先把水霧稍稍冷卻冷凝,多浪費一些熱量就是了。
胡克聞言一怔,隨後內心掀起一陣軒然大|波。
因為做完功變涼的水霧又收集回來了嘛,往鍋爐里添冷水的頻次也能降低好幾倍。這種變化,在陸地上水資源豐富的地區,或許差異不大,但是如果在淡水補充不便的地方,那絕對是質變。
一下子節省了多燒70度溫差的熱能,那燃料做功的熱效率可不就陡然提升了三五倍么?
但朱樹人也不知道這個時代的冷凝搜集管能不能造成後世空調和冰箱壓縮機上那樣,所以也只能描述原則,不去具體限制對方務實實驗。
他反覆觀察了許久,醞釀著措辭,終於對胡克開口點撥、下達新的命令:
胡克被挖到大明后,這幾年也算是理論實踐兩開花。在大明的經費資助下,他可以盡情做自己想做的實驗,於是比歷史同期還早了幾年提出了「胡克定律」——
與此同時,朱樹人還多留了一個心眼,表示現在這台也別浪費。如果短時間內想不到大規模改良的法子,那就先稍微把小問題改一改磨合一下,多造幾台拿去馬鞍山和湖州長興煤礦礦井抽水https://m.hetubook.com.com用。
一樣產品只有投入了工程實用,才能快速發現更多問題。而且朱樹人相信,這樣的問題會很多,他能點撥避坑的,終究只是史書上明確記載的大問題。而無數不配寫上史書的小問題,只有胡克在實踐中慢慢發現了。
實踐是檢驗整理的唯一標準嘛,大明又不是供不起這些實驗。
胡克和列文虎克也麻利地帶著他轉了一圈。當看到那台笨拙的大機器時,朱樹人心中充滿了激動,不過隨著時間的流逝,激動倒是慢慢平復了一些。
只是因為他做望遠鏡、做鍾錶的精度比較高,做其他化學實驗儀器手藝也很精湛,所以當時被牛津大學化學領域的泰斗科學家波義爾拉來當助教。
因為他是典型的學徒制能工巧匠出身,早年混同業公會的,比較擅長動手研究機械,但數學和物理的理論功底並不紮實。
他同樣是混同業公會的工匠出身,文化水平比胡克還低,不過動手能力很強,設計很多機械裝置時也有一種本能的天賦,算是熟能生巧吧。
要是現在這樣燒開一次就把廢霧排放掉,未來的蒸汽機船就算把全部運力用來運水和煤,怕是也開不出一百里就把水和煤燒光了。
我這就安排改進!想盡一切辦法把做完功的廢棄熱水霧搜集回來!不過可能會有些麻煩,需要至少幾年的時間。我目前還沒想到如何把廢氣中的空氣成分,和水霧成分分離開來,單獨回收水霧……
「哦,尊敬的殿下!您真是全知全能!居然只看了一眼這機器的啟動困難程度,就瞬間想到了一條改良意見!我下一版一定改!額外加一個提前手動轉動、給飛輪一個慣性初速度的裝置!」
而如今,胡克提前了四年,在1674年就提出了這一定律。後來還因此幫助大明這邊提前造出了標準化彈簧,還提出了鍾錶彈性擒縱機構的新設計理念。
他居然緊張地深呼吸了一口,用垂詢的語氣低聲問:「是那東西成功了?」
朱樹人內心當然有點眉目,畢竟後世的男人在家誰沒洗過空調、化凍過冰箱,所以沒吃過豬肉也見過豬跑,見過空調和冰箱背後的壓縮機冷凝銅管結構。
而恰恰是這個裝置,代表了瓦特優於此前蒸汽機的決定性差異,讓瓦特的蒸汽機至少比紐科門熱效率提高了三四倍之多。
後人就算再花一代人甚至兩代人造出蒸汽機,他覺得都是合格的速度了,不算慢,咱不要求太高。
你要做的,只是權衡好這個冷凝裝置的成本、和熱量浪費的程度,找到一個最經濟最可靠的平衡點。具體我也不懂,不限制你的思維。」
胡克畢竟是鑽研這玩意兒好幾年了,所以立刻領會了其中精髓。他意識到,這事兒要是做成了,不但燃料熱量的利用率能提高好幾倍,關鍵是蒸汽機的用水量也能節約好幾倍。
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