第173章 高端的技術改良往往只需要樸素的方式
第173章 高端的技術改良往往只需要樸素的方式
諸葛瑾此行的態度非常謙和,加上他說話也比較專業。蒲勝和蒲元一聽就知道這是個懂行的,還不瞎指揮,也就很快消弭了內心的緊張。
「都說諸葛兄弟無所不知無所不能,看來所言不虛了,沒想到諸侯連冶鐵鍛鋼也這麼有見地。」
年輕的蒲元原本對於自己那點自留地,還是非常有底氣的。聽了諸葛瑾的話後,才忍不住暗暗讚嘆。
雙方磨合切磋了大約一刻鐘,諸葛瑾也就漸漸摸清了對方如今在打鐵上的一些需求和隱痛點。
諸葛瑾原本以為,今天的工作展開,會跟很多攀科技種田的穿越小說一樣,自己一上來就有機會指點蒲家叔侄:高爐越高、爐膛越大、爐體材質越耐火,煉鐵效率就會越高!
來之前,他甚至把「鋁酸鹽土壤燒磚更能耐火」之類的點子都想好了,還準備拿出幾個材料學領域的配方,讓古人驚為天人、納頭便拜。
但是聊完之後,他才發現,事情還遠遠沒到那一步呢。
蒲元雖然年輕,但也打了五六年鐵了,從學徒算起,更是有將近十年,蒲勝更是打了三十多年鐵。而這兩人從頭到尾,都沒有加高加大爐子、提升爐子耐火性的需求。
最後還是諸葛瑾主動試探性提出:「如果給你們一種可以耐受更高爐溫的材料,來打造熔爐,你們能不能提升煉鐵的速度和產量?」
而蒲元只是一愣,都不用附耳轉述給伯父聽,他自己就直接回答了:
「這種材料……根本用不到吧,如今的爐溫,連把這種紅泥糊的爐子燒到紅熱發軟都做不到,普通紅泥已經夠耐火了。」
這個回答,著實讓沒有心理準備的諸葛瑾,覺得一拳打在了棉花上。
好傢夥,原來漢末的熔爐最多只能到1100度、並不是因為爐膛耐熱極限的限制嗎?而是火焰溫度本身就太低?這才是最短的短板?
這跟諸葛瑾原先的預測認知頗有出入。
他倒也知道,後世到了近代工業化時期,德國人搞了熱風爐,把通進爐膛的空氣提前預熱,最終做到了1600度的爐溫,連純鐵都能直接熔化。不過那玩意兒能耗是非常高的,加熱空氣的熱量浪費也極大。
但是,哪怕沒有熱風爐,就往爐膛里吸進冷氣,要把爐溫提高到1400度還是做得到的,距離如今的工藝水平,至少還有三百多度的提升空間呢!
這三百多度的提升空間,主要瓶頸難道不是爐膛本身的耐熱極限嗎?
諸葛瑾不得不收起成見,愈發虛心地和蒲元、蒲勝一個點一個點探討,不再預設任何觀點。
然後,蒲元才在一點點的排查中,提到了一個制約性的因素:「將軍,據我所知,要把爐溫繼續提高,關鍵還是鼓風不夠快。鼓風越快,進氣越多,木炭燃燒才越快,才越容易變熱。
我們如今用的鼓風器還是皮橐(tuo),此處工坊瀕臨江河,有水排連接皮橐,鼓風已經能比手壓更快些,所以爐溫也能比那些沒有水排的工坊高些。如果能讓風進得更快,咱就能燒熔出雜質更少的生鐵水,燒熔速度也更快。」
眾所周知,合金的熔點是低於合金中的主料金屬單質熔點的,雜質越多越不純,熔點就越低。
所以純鐵熔點要一千五百多度,而雜質越多的生鐵越容易熔化。一千一百度就能把熔爐里的劣質生鐵水燒熔出來,而如果升到一千二百度,就能進一步除雜,熔出更純些的鐵水,越純越難熔。
蒲元雖然沒有精確的「溫度」概念,但他憑經驗就可以判定,目前的爐膛耐火性還綽綽有餘,只要鼓風效率上來了,讓燃料燃燒更快,再提高個百來度爐溫不是問題。
而諸葛瑾聽他提到「水排」後,才眼前一亮,讓蒲元立刻帶他去看實物。
幾人繞出院子,才看到院牆後面打了個大洞,有一架類似水車的東西、延伸到河邊引出的一條溝渠中,溝渠里的水流沖刷輪子、帶動曲軸連接的一個木柄皮囊不斷推拉,把皮囊里的空氣鼓進爐膛。
水排的形狀跟後世的水車還是有很大差距的,但也不是前些年掖庭令畢嵐發明的翻車。
這是一百多年前南陽太守杜詩發明的水力鼓風裝置,不過因為地理受限,並沒有全面推廣開來,很多地方沒有流速合適的河流來安裝。
按照蒲元的介紹,如果沒有這種水排鼓風的皮橐,就靠那些小鐵匠鋪的人力手拉皮橐鼓風,那麼估計爐溫最多也就剛剛一千度出頭,連一千一都達不到。
而諸葛瑾僅僅看了一眼,就發現這玩意兒至少還有兩個可以改良的點:
首先是水車的形狀,他後世見了那麼多水車,完全可以照著記憶優化。
其次就是鼓風的東西,都有水車了,還特地弄個皮革氣囊做活塞運動推拉,效率也太低了。
直接搞個電風扇哦不是「水風扇」,或者說「水力換氣扇」不好麼?
什麼樣的做功方式、換氣效率最高,這是現代小學生都知道的常識。
不然後世電風扇、換氣扇就不會長那個樣子了,那都是千百年來物理學、流體動力學經驗積累的結果。
諸葛瑾雖然搞不定電,但把動力源換成水不就行了麼。
當然,他也稍微懂點兒大物里的流體動力學,知道電風扇那種形狀,在低轉速下鼓風效率還是很低的。
不過這也不是什麼問題,給水車的動力輸出端加個木齒輪,或者皮帶傳動的鏈輪,搞出變速機構,大輪子轉一圈抵風扇小輪轉幾十圈,那速度就夠了。
自己雖然做不出每分鐘幾千轉的風扇,但是搞個每分鐘幾百轉還是輕鬆的,哪怕用木片做扇葉,強度也夠了,實在不行就讓這群鐵匠打造鐵質的風扇葉!
至於扇葉的斜率,可能要多反覆試驗一下,看看多大的斜率配多大的轉速效率最高,需要實踐來檢驗。
諸葛瑾只是隱約靠他那點物理知識,記得「汽輪機/風扇葉片轉速越大,葉片斜率要越高,轉速越慢,斜率越低」。
所以後世艦船的螺旋槳轉得慢,斜率都不大。飛機螺旋槳轉得快,斜率就大得多。汽輪機或渦輪機的葉片斜率就更大了。
想到了這一點後,諸葛瑾就拉著蒲元他們先去別處考察,然後給身邊的侍從吩咐了幾句,讓他們去找諸葛亮和黃月英趕緊來一趟。
……
大約一個時辰後,諸葛亮和黃月英就到了。諸葛瑾也不客氣,直接使喚弟弟弟妹:「阿亮,你們有空幫著琢磨琢磨,能不能把這個水車搞個皮帶輪子加減速。
大輪轉一圈小輪轉十幾圈甚至更多,然後小輪的軸拖幾根木質葉片或鐵片,對著爐膛風道鼓風,看看能比皮橐鼓風火力猛多少。」
諸葛亮和黃月英沒想到居然是這樣的任務,不過好在這天諸葛亮確實不忙活,他們也覺得這事兒新奇,挺有興趣,就立刻幫著著手了。
尤其黃月英,這幾天原本已經在琢磨改良劉曄投石機的問題,她已經得了諸葛瑾交代的「搞配重式投石機」這個大方向思路,正在琢磨投石機蓄力時、怎麼把沉重的配重用省力槓桿或滑輪給起吊起來。
所以眼前這項需要給水車「加轉速、減扭矩」的變數傳動機構,讓黃月英也頗覺互有相通之處。她稍一琢磨,隱隱然覺得腦海中一個困擾了兩三天的小問題,忽然就融會貫通了。
而工坊里匠人本來就多,也有會木工活的,一大堆工匠按照他們的指揮動手,諸葛瑾還和弟、妹偶爾交流切磋,微調優化,落日之前,居然就把第一台「木軸水力換氣扇」樣品給做出來了。
眾人忙活了大半天,疲累得不行。但是看著這個新東西接到爐子的鼓風進氣口上,往裡源源不斷地吹風,再也沒有皮橐鼓風的停頓感、間歇感,蒲元和蒲勝都是兩眼放光。
「這也行?天下還有直接轉輪子鼓風的?誒,這不就是風車嗎?不過普通風車轉得比風還慢,這個轉得快多了。瞬息之間便是好幾十圈了,要是用鐵片打造風車葉子,估計能轉得更快更穩吧!」
「對啊,我們原先怎麼就沒想到呢?風車不就是風力吹在上面、推動車葉嗎?這是反過來,別的力快速推動車葉,然後扇出風來,這風還不小呢,比鼓皮橐大多了!」
「快看!爐膛里的亮光更白了!肯定是風吹得快木炭也燒得更快了,快加木炭!繼續加木炭!增加一倍人手往裡倒炭!」
蒲元等人興奮得直跳腳,連忙指揮那幾個苦力燒炭工往爐膛頂部倒入更多的木炭。
隨著呼嘯的風力鼓進爐膛,爐溫估計比原本皮囊鼓風時更高了大幾十度,眾人很快就發現鐵水流出來的速度肉眼可見的變快了一些。
而且鐵水的顏色也沒原先那麼暗沉,而是更加熾白些,顯然雜質都變少了。有了這個結果,剛才的付出都是值得的。
「諸葛一門,真是全都是神人吶!竟能一天之內,讓咱數百年來都沒法升溫的爐溫,又燒熱了那麼多,爐膛都燒紅了!」
「將軍還有什麼神妙之法,務必告訴我等,我們一定全心全意幫將軍做出來!」
蒲元嗜鐵成痴,看到這個效果,立刻重重給諸葛瑾磕了幾個頭,懇求他繼續指點。
諸葛瑾都被鬧得有點猝不及防,連忙把人扶起來:「不必如此,不必如此。我又不是鐵匠,跟你們不是同行,豈會有所保留?
你們好好冶鐵鍛鋼,那也是為車騎將軍做事,我等自然樂見其成。今日這個水力鼓風機,還只是初具雛形,以後葉片長什麼樣子、傾斜角度該更大還是更小,都還有很大的提升空間。
你們要反覆打造反覆做實驗,估計能試上幾十組對照組,你們要把鼓風效果最好的葉片形狀、角度選出來。月英,你這邊到時候負責把實驗效果最好的葉片形制逆向繪成圖紙,這樣才便於將來推廣複製。」
諸葛瑾一點都不驕傲,說話還是非常謙和,一言就點出了自己做得還不夠,這只是解決了「有沒有」的問題,把思路原型機堪堪跑通,距離高效還遠著呢。
比傳統水排皮橐提高區區幾十度爐溫,也遠遠不能滿足他。
黃月英輕聲答應,接下了這個到時候逆向測繪畫圖總結的活兒。
在場三個文化人中,諸葛兄弟雖然算學物理精湛,但畢竟是大男人不擅長丹青之法,畫圖沒練過,水平也不行。
女人更擅長畫圖,也畫得仔細,正該術業有專攻嘛。
……
考慮到天色已晚,這台粗製濫造的水力鼓風車堪堪改造完成,當天也已經沒時間安排更多技術改良了。
無一錯一首一發一內一容一在一一看!
所以諸葛瑾只來得及再稍稍追問幾個問題,蒲元他們就得回去歇息,實在是太累了。
只聽諸葛瑾趁熱打鐵追問道:「如今有了這水力鼓風車,而且假以時日改良,爐溫肯定能燒得比今日更旺。如此,我方才所言的『耐火材料砌爐』,可需提上改良日程了?燃燒越來越快,目前的紅泥熔爐應該扛不住了吧?」
蒲元剛剛沉浸在對新改良的興奮和喜悅中,但他並沒有丟掉職業操守和冷靜判斷,盯著爐火仔細觀察了許久,還是搖了搖頭:
「諸侯,此鼓風扇繼續改良,如果還能再提高那麼多爐溫,紅泥應該還是堪堪能扛住的,最多有些紅熱發軟,燒不了個把月可能會塌爐。
但是目前我們的爐子本來就是短則連燒十餘日,多則連燒一兩個月,最終還是要報廢拆毀、重新以紅泥修砌。你所言那種耐火材料,是否會頗費工時?材料是否難得?若是難得,怕是沒什麼意義,熔爐本就是消耗品。」
諸葛瑾聽了這話,才再次被潑了一點冷水,內心著實不甘心。
他可是照著化學課本上的知識,一上來就想推銷「耐火磚高爐」,沒想到好不容易幫著蒲元解決掉了一個鼓風的前置障礙後,竟冒出了更多的前置障礙。
紙上談兵果然不可取啊。古人不能用耐火爐,果然不僅僅是材料科學落後的問題,而是整個木桶大部分木板都是短板!
自己似乎得一塊塊補短板,才輪得到自己推銷的那塊短板成為最短板。
好在這次他有點心理準備了,倒是耐心地問:「為何這些熔爐本就是消耗品、燒一些日子就要報廢呢?」
蒲元:「因為燒熔的時候,並不是總能確保鐵礦剛剛變成生鐵時、就熔化流出爐膛。因為爐膛內部堆砌物料層層迭迭,有時生鐵水剛剛熔融,還在緩慢滲落的半途中,就煉化過快,雜質進一步變少,成了熟鐵。
而熟鐵比生鐵熔點更高,一旦變熟鐵,這點溫度就不足以熔化,又凝結成塊,而且雜質越少越不熔,最後和爐渣一起板結成塊。
我們的熔爐,每天能煉出數十至百餘斤生鐵,一般半個月後,累計產出數千斤生鐵。爐膛內就會積壓數百斤熟鐵,乃至數百斤與熟鐵板結在一起的其他礦渣。
我們已經儘量往裡加石灰,還熔解一部分礦渣,但積累的熟鐵是熔不掉的。如果幫助熔渣的石灰配方加得夠好、夠精確,最多兩三個月後,爐膛內也會積攢上千斤高純熟鐵,徹底堵死爐膛,不得不拆毀後把整坨熟鐵挖出來。
不過這些優質熟鐵也是我們後續跟生鐵混合炒鋼的重要原料。一般一千斤熟鐵摻雜五百斤生鐵,就能煉出一千五百斤鋼。」
諸葛瑾聽得非常認真,聞言也是再次大開眼界。
原來漢末的煉鐵高爐/熔爐,居然還是一種消耗品麼?就因為熟鐵流出不夠快,然後過熟熔不掉了,日積月累堵在爐膛底部,最後要拆爐子取出來。
不過明白了問題之後,諸葛瑾的化學知識就又用上了。
他記得化學課本上提過,石灰不足以助熔礦渣流出的話,還可以上螢石作為助熔劑吧?
呃……只是諸葛瑾似乎有點紙上談兵,他忽然想起,自己只是撇過一眼書本上這點紙面知識,但他居然連螢石在古代叫什麼名字、長什麼樣子,都不知道。
這可怎麼跟工匠描述?讓他們去找某種石頭來作為添加劑助熔?
至於螢石的成分,他倒是知道的,不就是氟化鈣嘛。
古人用石灰助熔,原理就是把某些高熔點礦渣雜質反應成其鈣化物,然後熔點就降低了,比生鐵水還低,就流出來了。而螢石不僅跟石灰一樣有鈣元素可用,還可以利用其氟元素,形成某些礦渣的低熔點氟化物,從而流出來。
諸葛瑾知道今天自己是沒法做更多了,他只是暗暗記下了自己的一項新任務:去尋找螢石礦作為新式助熔劑,然後再拿給蒲元來測試。
至於鋁酸鹽燒的耐火磚,不管暫時用不用得上,自己強行靠行政命令,先讓他們燒制起來吧。
用耐火磚砌的熔爐,肯定比紅泥巴糊的要成本高一些,但也不是不能接受「砸爐取爐渣」。
將來要是能再琢磨一個可拆卸式的熔爐結構,爐渣和熟鐵積多了後,關火停爐冷卻幾天,然後只在底部拆開一個大口子,把幾千斤一大坨的熟鐵爐渣挖出來,爐膛清理乾淨,然後爐子上面主體結構部分可以保留不砸,那成本就低多了。
而且諸葛瑾堅信,只要爐溫繼續提高上去,爐渣和不熔熟鐵的比例肯定會越來越低,因為只要到了一千二百度,一部分原先不熔的熟鐵也就熔了,再提升到一千三,或許只有極少數非常純的純鐵才會不熔。
所以這個努力方向肯定是不虧的。
於是,他大致交代了一下後續幾個月蒲元他們該做的嘗試和努力,但是並沒有強行給任何指標,然後就匆匆離去了。諸葛瑾也需要回去冷靜冷靜,再完善自己的方案。
蒲元和蒲勝看著諸葛瑾離去,心中也是頗覺詫異。
「伯父,我看諸侯怎麼像是有種執念,就非要向我們推薦他那種耐火磚砌的熔爐呢?咱的爐火根本燒不到那麼旺那麼熱,他就各種想辦法幫我們把爐溫燒到夠熱、熱到需要用上他的新爐子。」
這有點像是釀了一瓶好醋,然後就執念上了,非要為了這點醋才包的這頓餃子。
當然,如今還沒有餃子。
另一邊,再諸葛兄弟回去的路上,諸葛亮也覺得大哥有點偏執了,還壯著膽子提醒了一句:
「大哥,我忽然覺得,你有點像你前年教導我時、所描述的一種人:手上拿著錘子的人,看什麼都想錘一下。
是不是因為你發現了觀音土燒的磚特別耐火,所以一旦這種耐火磚在砌熔爐砌瓷窯的時候用不上,你就難受?」
諸葛瑾聞言一愣,隨後也忍不住笑了。
從邏輯上來說,諸葛亮是對的,他確實偏執了。
這種偏執是來自於先知了歷史答案,但又不好直接報答案,只能是「一塊塊補短板,直到我認為需要補的那塊成為最短的板」。
所以,諸葛瑾也沒有責怪二弟,諸葛亮的思維方式是好的,自己的答案就算對,解題過程也是不嚴謹的。
「阿亮,你說得對,這次確實是為兄偏執了,不過你別問為什麼,就讓為兄偏執一次好了。
至少我們推薦的那兩點改良方向本身,是沒錯的。改良鼓風,用更好的熔渣助熔劑,都是能煉出更多更好的鋼鐵。」
(本章完)
諸葛瑾此行的態度非常謙和,加上他說話也比較專業。蒲勝和蒲元一聽就知道這是個懂行的,還不瞎指揮,也就很快消弭了內心的緊張。
「都說諸葛兄弟無所不知無所不能,看來所言不虛了,沒想到諸侯連冶鐵鍛鋼也這麼有見地。」
年輕的蒲元原本對於自己那點自留地,還是非常有底氣的。聽了諸葛瑾的話後,才忍不住暗暗讚嘆。
雙方磨合切磋了大約一刻鐘,諸葛瑾也就漸漸摸清了對方如今在打鐵上的一些需求和隱痛點。
諸葛瑾原本以為,今天的工作展開,會跟很多攀科技種田的穿越小說一樣,自己一上來就有機會指點蒲家叔侄:高爐越高、爐膛越大、爐體材質越耐火,煉鐵效率就會越高!
來之前,他甚至把「鋁酸鹽土壤燒磚更能耐火」之類的點子都想好了,還準備拿出幾個材料學領域的配方,讓古人驚為天人、納頭便拜。
但是聊完之後,他才發現,事情還遠遠沒到那一步呢。
蒲元雖然年輕,但也打了五六年鐵了,從學徒算起,更是有將近十年,蒲勝更是打了三十多年鐵。而這兩人從頭到尾,都沒有加高加大爐子、提升爐子耐火性的需求。
最後還是諸葛瑾主動試探性提出:「如果給你們一種可以耐受更高爐溫的材料,來打造熔爐,你們能不能提升煉鐵的速度和產量?」
而蒲元只是一愣,都不用附耳轉述給伯父聽,他自己就直接回答了:
「這種材料……根本用不到吧,如今的爐溫,連把這種紅泥糊的爐子燒到紅熱發軟都做不到,普通紅泥已經夠耐火了。」
這個回答,著實讓沒有心理準備的諸葛瑾,覺得一拳打在了棉花上。
好傢夥,原來漢末的熔爐最多只能到1100度、並不是因為爐膛耐熱極限的限制嗎?而是火焰溫度本身就太低?這才是最短的短板?
這跟諸葛瑾原先的預測認知頗有出入。
他倒也知道,後世到了近代工業化時期,德國人搞了熱風爐,把通進爐膛的空氣提前預熱,最終做到了1600度的爐溫,連純鐵都能直接熔化。不過那玩意兒能耗是非常高的,加熱空氣的熱量浪費也極大。
但是,哪怕沒有熱風爐,就往爐膛里吸進冷氣,要把爐溫提高到1400度還是做得到的,距離如今的工藝水平,至少還有三百多度的提升空間呢!
這三百多度的提升空間,主要瓶頸難道不是爐膛本身的耐熱極限嗎?
諸葛瑾不得不收起成見,愈發虛心地和蒲元、蒲勝一個點一個點探討,不再預設任何觀點。
然後,蒲元才在一點點的排查中,提到了一個制約性的因素:「將軍,據我所知,要把爐溫繼續提高,關鍵還是鼓風不夠快。鼓風越快,進氣越多,木炭燃燒才越快,才越容易變熱。
我們如今用的鼓風器還是皮橐(tuo),此處工坊瀕臨江河,有水排連接皮橐,鼓風已經能比手壓更快些,所以爐溫也能比那些沒有水排的工坊高些。如果能讓風進得更快,咱就能燒熔出雜質更少的生鐵水,燒熔速度也更快。」
眾所周知,合金的熔點是低於合金中的主料金屬單質熔點的,雜質越多越不純,熔點就越低。
所以純鐵熔點要一千五百多度,而雜質越多的生鐵越容易熔化。一千一百度就能把熔爐里的劣質生鐵水燒熔出來,而如果升到一千二百度,就能進一步除雜,熔出更純些的鐵水,越純越難熔。
蒲元雖然沒有精確的「溫度」概念,但他憑經驗就可以判定,目前的爐膛耐火性還綽綽有餘,只要鼓風效率上來了,讓燃料燃燒更快,再提高個百來度爐溫不是問題。
而諸葛瑾聽他提到「水排」後,才眼前一亮,讓蒲元立刻帶他去看實物。
幾人繞出院子,才看到院牆後面打了個大洞,有一架類似水車的東西、延伸到河邊引出的一條溝渠中,溝渠里的水流沖刷輪子、帶動曲軸連接的一個木柄皮囊不斷推拉,把皮囊里的空氣鼓進爐膛。
水排的形狀跟後世的水車還是有很大差距的,但也不是前些年掖庭令畢嵐發明的翻車。
這是一百多年前南陽太守杜詩發明的水力鼓風裝置,不過因為地理受限,並沒有全面推廣開來,很多地方沒有流速合適的河流來安裝。
按照蒲元的介紹,如果沒有這種水排鼓風的皮橐,就靠那些小鐵匠鋪的人力手拉皮橐鼓風,那麼估計爐溫最多也就剛剛一千度出頭,連一千一都達不到。
而諸葛瑾僅僅看了一眼,就發現這玩意兒至少還有兩個可以改良的點:
首先是水車的形狀,他後世見了那麼多水車,完全可以照著記憶優化。
其次就是鼓風的東西,都有水車了,還特地弄個皮革氣囊做活塞運動推拉,效率也太低了。
直接搞個電風扇哦不是「水風扇」,或者說「水力換氣扇」不好麼?
什麼樣的做功方式、換氣效率最高,這是現代小學生都知道的常識。
不然後世電風扇、換氣扇就不會長那個樣子了,那都是千百年來物理學、流體動力學經驗積累的結果。
諸葛瑾雖然搞不定電,但把動力源換成水不就行了麼。
當然,他也稍微懂點兒大物里的流體動力學,知道電風扇那種形狀,在低轉速下鼓風效率還是很低的。
不過這也不是什麼問題,給水車的動力輸出端加個木齒輪,或者皮帶傳動的鏈輪,搞出變速機構,大輪子轉一圈抵風扇小輪轉幾十圈,那速度就夠了。
自己雖然做不出每分鐘幾千轉的風扇,但是搞個每分鐘幾百轉還是輕鬆的,哪怕用木片做扇葉,強度也夠了,實在不行就讓這群鐵匠打造鐵質的風扇葉!
至於扇葉的斜率,可能要多反覆試驗一下,看看多大的斜率配多大的轉速效率最高,需要實踐來檢驗。
諸葛瑾只是隱約靠他那點物理知識,記得「汽輪機/風扇葉片轉速越大,葉片斜率要越高,轉速越慢,斜率越低」。
所以後世艦船的螺旋槳轉得慢,斜率都不大。飛機螺旋槳轉得快,斜率就大得多。汽輪機或渦輪機的葉片斜率就更大了。
想到了這一點後,諸葛瑾就拉著蒲元他們先去別處考察,然後給身邊的侍從吩咐了幾句,讓他們去找諸葛亮和黃月英趕緊來一趟。
……
大約一個時辰後,諸葛亮和黃月英就到了。諸葛瑾也不客氣,直接使喚弟弟弟妹:「阿亮,你們有空幫著琢磨琢磨,能不能把這個水車搞個皮帶輪子加減速。
大輪轉一圈小輪轉十幾圈甚至更多,然後小輪的軸拖幾根木質葉片或鐵片,對著爐膛風道鼓風,看看能比皮橐鼓風火力猛多少。」
諸葛亮和黃月英沒想到居然是這樣的任務,不過好在這天諸葛亮確實不忙活,他們也覺得這事兒新奇,挺有興趣,就立刻幫著著手了。
尤其黃月英,這幾天原本已經在琢磨改良劉曄投石機的問題,她已經得了諸葛瑾交代的「搞配重式投石機」這個大方向思路,正在琢磨投石機蓄力時、怎麼把沉重的配重用省力槓桿或滑輪給起吊起來。
所以眼前這項需要給水車「加轉速、減扭矩」的變數傳動機構,讓黃月英也頗覺互有相通之處。她稍一琢磨,隱隱然覺得腦海中一個困擾了兩三天的小問題,忽然就融會貫通了。
而工坊里匠人本來就多,也有會木工活的,一大堆工匠按照他們的指揮動手,諸葛瑾還和弟、妹偶爾交流切磋,微調優化,落日之前,居然就把第一台「木軸水力換氣扇」樣品給做出來了。
眾人忙活了大半天,疲累得不行。但是看著這個新東西接到爐子的鼓風進氣口上,往裡源源不斷地吹風,再也沒有皮橐鼓風的停頓感、間歇感,蒲元和蒲勝都是兩眼放光。
「這也行?天下還有直接轉輪子鼓風的?誒,這不就是風車嗎?不過普通風車轉得比風還慢,這個轉得快多了。瞬息之間便是好幾十圈了,要是用鐵片打造風車葉子,估計能轉得更快更穩吧!」
「對啊,我們原先怎麼就沒想到呢?風車不就是風力吹在上面、推動車葉嗎?這是反過來,別的力快速推動車葉,然後扇出風來,這風還不小呢,比鼓皮橐大多了!」
「快看!爐膛里的亮光更白了!肯定是風吹得快木炭也燒得更快了,快加木炭!繼續加木炭!增加一倍人手往裡倒炭!」
蒲元等人興奮得直跳腳,連忙指揮那幾個苦力燒炭工往爐膛頂部倒入更多的木炭。
隨著呼嘯的風力鼓進爐膛,爐溫估計比原本皮囊鼓風時更高了大幾十度,眾人很快就發現鐵水流出來的速度肉眼可見的變快了一些。
而且鐵水的顏色也沒原先那麼暗沉,而是更加熾白些,顯然雜質都變少了。有了這個結果,剛才的付出都是值得的。
「諸葛一門,真是全都是神人吶!竟能一天之內,讓咱數百年來都沒法升溫的爐溫,又燒熱了那麼多,爐膛都燒紅了!」
「將軍還有什麼神妙之法,務必告訴我等,我們一定全心全意幫將軍做出來!」
蒲元嗜鐵成痴,看到這個效果,立刻重重給諸葛瑾磕了幾個頭,懇求他繼續指點。
諸葛瑾都被鬧得有點猝不及防,連忙把人扶起來:「不必如此,不必如此。我又不是鐵匠,跟你們不是同行,豈會有所保留?
你們好好冶鐵鍛鋼,那也是為車騎將軍做事,我等自然樂見其成。今日這個水力鼓風機,還只是初具雛形,以後葉片長什麼樣子、傾斜角度該更大還是更小,都還有很大的提升空間。
你們要反覆打造反覆做實驗,估計能試上幾十組對照組,你們要把鼓風效果最好的葉片形狀、角度選出來。月英,你這邊到時候負責把實驗效果最好的葉片形制逆向繪成圖紙,這樣才便於將來推廣複製。」
諸葛瑾一點都不驕傲,說話還是非常謙和,一言就點出了自己做得還不夠,這只是解決了「有沒有」的問題,把思路原型機堪堪跑通,距離高效還遠著呢。
比傳統水排皮橐提高區區幾十度爐溫,也遠遠不能滿足他。
黃月英輕聲答應,接下了這個到時候逆向測繪畫圖總結的活兒。
在場三個文化人中,諸葛兄弟雖然算學物理精湛,但畢竟是大男人不擅長丹青之法,畫圖沒練過,水平也不行。
女人更擅長畫圖,也畫得仔細,正該術業有專攻嘛。
……
考慮到天色已晚,這台粗製濫造的水力鼓風車堪堪改造完成,當天也已經沒時間安排更多技術改良了。
無一錯一首一發一內一容一在一一看!
所以諸葛瑾只來得及再稍稍追問幾個問題,蒲元他們就得回去歇息,實在是太累了。
只聽諸葛瑾趁熱打鐵追問道:「如今有了這水力鼓風車,而且假以時日改良,爐溫肯定能燒得比今日更旺。如此,我方才所言的『耐火材料砌爐』,可需提上改良日程了?燃燒越來越快,目前的紅泥熔爐應該扛不住了吧?」
蒲元剛剛沉浸在對新改良的興奮和喜悅中,但他並沒有丟掉職業操守和冷靜判斷,盯著爐火仔細觀察了許久,還是搖了搖頭:
「諸侯,此鼓風扇繼續改良,如果還能再提高那麼多爐溫,紅泥應該還是堪堪能扛住的,最多有些紅熱發軟,燒不了個把月可能會塌爐。
但是目前我們的爐子本來就是短則連燒十餘日,多則連燒一兩個月,最終還是要報廢拆毀、重新以紅泥修砌。你所言那種耐火材料,是否會頗費工時?材料是否難得?若是難得,怕是沒什麼意義,熔爐本就是消耗品。」
諸葛瑾聽了這話,才再次被潑了一點冷水,內心著實不甘心。
他可是照著化學課本上的知識,一上來就想推銷「耐火磚高爐」,沒想到好不容易幫著蒲元解決掉了一個鼓風的前置障礙後,竟冒出了更多的前置障礙。
紙上談兵果然不可取啊。古人不能用耐火爐,果然不僅僅是材料科學落後的問題,而是整個木桶大部分木板都是短板!
自己似乎得一塊塊補短板,才輪得到自己推銷的那塊短板成為最短板。
好在這次他有點心理準備了,倒是耐心地問:「為何這些熔爐本就是消耗品、燒一些日子就要報廢呢?」
蒲元:「因為燒熔的時候,並不是總能確保鐵礦剛剛變成生鐵時、就熔化流出爐膛。因為爐膛內部堆砌物料層層迭迭,有時生鐵水剛剛熔融,還在緩慢滲落的半途中,就煉化過快,雜質進一步變少,成了熟鐵。
而熟鐵比生鐵熔點更高,一旦變熟鐵,這點溫度就不足以熔化,又凝結成塊,而且雜質越少越不熔,最後和爐渣一起板結成塊。
我們的熔爐,每天能煉出數十至百餘斤生鐵,一般半個月後,累計產出數千斤生鐵。爐膛內就會積壓數百斤熟鐵,乃至數百斤與熟鐵板結在一起的其他礦渣。
我們已經儘量往裡加石灰,還熔解一部分礦渣,但積累的熟鐵是熔不掉的。如果幫助熔渣的石灰配方加得夠好、夠精確,最多兩三個月後,爐膛內也會積攢上千斤高純熟鐵,徹底堵死爐膛,不得不拆毀後把整坨熟鐵挖出來。
不過這些優質熟鐵也是我們後續跟生鐵混合炒鋼的重要原料。一般一千斤熟鐵摻雜五百斤生鐵,就能煉出一千五百斤鋼。」
諸葛瑾聽得非常認真,聞言也是再次大開眼界。
原來漢末的煉鐵高爐/熔爐,居然還是一種消耗品麼?就因為熟鐵流出不夠快,然後過熟熔不掉了,日積月累堵在爐膛底部,最後要拆爐子取出來。
不過明白了問題之後,諸葛瑾的化學知識就又用上了。
他記得化學課本上提過,石灰不足以助熔礦渣流出的話,還可以上螢石作為助熔劑吧?
呃……只是諸葛瑾似乎有點紙上談兵,他忽然想起,自己只是撇過一眼書本上這點紙面知識,但他居然連螢石在古代叫什麼名字、長什麼樣子,都不知道。
這可怎麼跟工匠描述?讓他們去找某種石頭來作為添加劑助熔?
至於螢石的成分,他倒是知道的,不就是氟化鈣嘛。
古人用石灰助熔,原理就是把某些高熔點礦渣雜質反應成其鈣化物,然後熔點就降低了,比生鐵水還低,就流出來了。而螢石不僅跟石灰一樣有鈣元素可用,還可以利用其氟元素,形成某些礦渣的低熔點氟化物,從而流出來。
諸葛瑾知道今天自己是沒法做更多了,他只是暗暗記下了自己的一項新任務:去尋找螢石礦作為新式助熔劑,然後再拿給蒲元來測試。
至於鋁酸鹽燒的耐火磚,不管暫時用不用得上,自己強行靠行政命令,先讓他們燒制起來吧。
用耐火磚砌的熔爐,肯定比紅泥巴糊的要成本高一些,但也不是不能接受「砸爐取爐渣」。
將來要是能再琢磨一個可拆卸式的熔爐結構,爐渣和熟鐵積多了後,關火停爐冷卻幾天,然後只在底部拆開一個大口子,把幾千斤一大坨的熟鐵爐渣挖出來,爐膛清理乾淨,然後爐子上面主體結構部分可以保留不砸,那成本就低多了。
而且諸葛瑾堅信,只要爐溫繼續提高上去,爐渣和不熔熟鐵的比例肯定會越來越低,因為只要到了一千二百度,一部分原先不熔的熟鐵也就熔了,再提升到一千三,或許只有極少數非常純的純鐵才會不熔。
所以這個努力方向肯定是不虧的。
於是,他大致交代了一下後續幾個月蒲元他們該做的嘗試和努力,但是並沒有強行給任何指標,然後就匆匆離去了。諸葛瑾也需要回去冷靜冷靜,再完善自己的方案。
蒲元和蒲勝看著諸葛瑾離去,心中也是頗覺詫異。
「伯父,我看諸侯怎麼像是有種執念,就非要向我們推薦他那種耐火磚砌的熔爐呢?咱的爐火根本燒不到那麼旺那麼熱,他就各種想辦法幫我們把爐溫燒到夠熱、熱到需要用上他的新爐子。」
這有點像是釀了一瓶好醋,然後就執念上了,非要為了這點醋才包的這頓餃子。
當然,如今還沒有餃子。
另一邊,再諸葛兄弟回去的路上,諸葛亮也覺得大哥有點偏執了,還壯著膽子提醒了一句:
「大哥,我忽然覺得,你有點像你前年教導我時、所描述的一種人:手上拿著錘子的人,看什麼都想錘一下。
是不是因為你發現了觀音土燒的磚特別耐火,所以一旦這種耐火磚在砌熔爐砌瓷窯的時候用不上,你就難受?」
諸葛瑾聞言一愣,隨後也忍不住笑了。
從邏輯上來說,諸葛亮是對的,他確實偏執了。
這種偏執是來自於先知了歷史答案,但又不好直接報答案,只能是「一塊塊補短板,直到我認為需要補的那塊成為最短的板」。
所以,諸葛瑾也沒有責怪二弟,諸葛亮的思維方式是好的,自己的答案就算對,解題過程也是不嚴謹的。
「阿亮,你說得對,這次確實是為兄偏執了,不過你別問為什麼,就讓為兄偏執一次好了。
至少我們推薦的那兩點改良方向本身,是沒錯的。改良鼓風,用更好的熔渣助熔劑,都是能煉出更多更好的鋼鐵。」
(本章完)