第410章 蒸汽機

走到機械實驗樓前，王全抬起頭來看了一眼，只見這是一棟大約有三層樓高的建築物。但是走進大樓內，裏面事實上是一層很高的單層倉庫式建築，四周一圈有懸空在二層的一圈走廊，走廊靠外面的方向有一間間房間，走廊靠內圈是欄杆。

中間是三層樓高的中庭，中庭內一大群人正在忙碌着工作，“鏗鏘”的打鐵聲和“嗞嗞嗞”的砂輪摩擦聲不絕於耳，各種金屬器械的碰撞聲不絕於耳。

工匠們在科技人員的指揮下，正在揮動鐵鎚打鐵，還有人用手搖式砂輪機對各種零件進行加工。中庭的最中間，擺放着一口鍋爐，鍋爐下方燃燒着熊熊爐火，一根管子從鍋爐內連接出來，只聽到一陣水蒸氣的聲響，管子出口處不斷噴出白霧，白霧噴到一個葉片輪上，葉片輪高速轉動着。

“真是神奇啊，加熱水，水開了，居然能帶動機械轉動。”王全說道。

趙鵬解釋道：“水被加熱了，就變成了水蒸氣。因為同等重量的氣體比液體要重許多，所以水變成水蒸氣的時候，體積劇烈膨脹，這就產生了推力，由此可以推動機械運轉。”

蒸汽機的原理事實上非常簡單，在後世，就算是一名小學生都懂得蒸汽機的原理。可是在這個時代，能夠知道蒸汽可以轉化成動力的人卻不多。在場的這些科技人員，事實上都是得到了趙鵬的啟發之後，才知道這一點的。

事實上，王全、陳新元他們見到的只是一台最原始的蒸汽輪機。蒸汽輪機的原理比蒸汽機還要簡單，蒸汽輪機是用高壓蒸汽直接驅動汽輪機，直接把蒸汽的能量變成轉動的能量。

而蒸汽機的原理會稍微複雜一些，需要把高壓蒸汽的能量首先變成來回的直線運動的能量，再通過連桿曲軸，把來回的直線運動變成圓周運動。

蒸汽機需要氣缸、連桿、曲軸、飛輪、偏心輪、凸輪、蒸汽控制閥門等各種部件組成，原理遠比蒸汽輪機複雜，而蒸汽輪機只要葉片和轉子就可以了，聽起來十分簡單。可是為何在原本的歷史時空中，真正投入使用的蒸汽輪機卻比蒸汽機晚誕生了近兩百年。

原本時空中，世界上第一台蒸汽機是1698年發明的，若是沒有趙鵬的話，按照原本的歷史進程發展，國外再過四十九年也會誕生蒸汽機；而蒸汽輪機是直到1884年，世界上才出現了第一台可以投入實用的蒸汽輪機。

目前擺放在大明科學院機械實驗室內的這台所謂的“蒸汽輪機”，事實上是根本沒辦法投入實用中去的，因為高壓蒸汽由最簡單的噴口噴出，直接推動葉片，葉片推動飛輪轉動。這種最原始的蒸汽輪機，蒸汽沒有在密封的環境中做功，能量不受約束，因此能量浪費嚴重，效率非常低。

為了提高蒸汽的效率，趙鵬還是要求科學院的機械研究人員想辦法讓高壓蒸汽能夠在密封的環境中做功，以求讓蒸汽發揮出最大的效力。

科研人員們想到過在密封的環境下讓高壓蒸汽來直接推動葉片轉動，可是試驗失敗了。在原本的時空中，科學家是根據螺旋槳的原理造出了渦輪機，這才使得蒸汽輪機取得成功。後來在1884年的時候，瑞典的卡爾·拉瓦爾造出了串聯式蒸汽輪機，使得效率大幅度提高。

以目前的科技，肯定無法造出能夠投入使用的蒸汽輪機，所以趙鵬還是要求科研人員回到以活塞推動連桿的路子上來，製造蒸汽機。

工匠們在科技人員的指導下，正把一口剛剛打造出來的氣缸用水力鏜床對內壁進行打磨。另外一名工匠對一口已經打造完畢的氣缸內壁進行丈量，他手中拿着一副大號遊標卡尺，正在量氣缸內壁的直徑，然後把數據給記錄下來。

根據記錄下來的數據，工匠們製造一副用來鑄造活塞的模具。

趙鵬的機械實驗室採用了最先進的砂模鑄造法來生產蒸汽機的活塞，工匠們先是根據尺寸，製造一副木頭的活塞樣品，然後把事先準備好的石英砂倒入一口鐵模具內，再把木製的活塞樣品放入石英砂內，然後拿走樣品，蓋上鐵模具的蓋子，這就獲得了砂模了。

砂模和泥模都是一次性的模具，一旦鑄造完工後，拆開模具，取出鑄件，模具就毀了。但是砂模比泥模卻先進了許多，因為砂模首先可以解決鑄件白口化的問題，其次，砂模的製造比泥模快多了，生產效率提高了許多。

工匠們把鑄造好的砂模放在地上，然後打開高爐爐門，把灼熱白亮的鐵水倒入了砂模內。放置一段時間后，模具緩緩冷卻。等到模具冷卻后，工匠們打開了模具，就鑄造成活塞了。

鑄造成的活塞被工匠們用砂輪機進行打磨，磨得銀光閃閃的，接觸面就像是鏡子一樣光滑。隨後他們把活塞放置入氣缸裏面，這時候，才發現活塞和氣缸還是有一點誤差，活塞還是比氣缸內壁會略大一點點，還需要繼續打磨。

鑄造活塞的時候，工匠們寧可讓鑄造出的活塞比氣缸內壁大上一點，而不願意讓活塞比氣缸內壁小較多，因為大了一點，可以通過打磨讓活塞和氣缸配套；若是氣缸做的小了，那就很難辦了。

氣缸蓋、連桿、曲軸、飛輪、凸輪、偏心輪、滑閥桿、螺絲、螺母等各種大小配件也被工匠們鑄造出來。隨後工匠們在科技人員的指導下，把這些零件給裝配起來。

裝配好的蒸汽機使用金屬蒸汽管道同一台高壓鍋爐連接在一起，隨後工人們往鍋爐內注水，等到水到了水位線，工人們關閉閥門，點燃了高壓鍋爐下方爐室內的煤炭。

隨着手搖式鼓風機不斷地把新鮮空氣送入爐室內，爐室內的煤炭熊熊燃燒，開始加熱高壓鍋爐內的水。過了大約二十分鐘，高壓鍋爐內的水開了，控制閥門發出一陣高壓蒸汽擠壓閥門的聲響。就在這個時候，一名工人打開了控制閥門。

只聽到一聲高壓蒸汽衝破閥門的聲音，蒸汽沖入了氣缸內，蒸汽機的活塞緩緩動了一下，連桿帶動飛輪，轉動了半圈。可是也就只轉動了半圈，蒸汽機就停了下來，閥門處不斷冒出白色的氣體，發出一陣高壓蒸汽摩擦閥門的聲響。

“滑動閥門沒有設計到位，只能單向供入蒸汽，導致蒸汽機的氣缸活塞無法做往複運動。”趙鵬聽着閥門的聲響，說道。

工人們立即關閉爐室，讓裏面的爐火逐漸熄滅。與此同時，一名工人關閉了閥門。

機械科學家們耗時一個多月完成的第一台蒸汽機試驗失敗了，蒸汽機只轉動半圈就不動了，於是科學家和工人們把蒸汽機又給拆開了，重新進行研究。