诸葛瑾此行的态度非常谦和,加上他说话也比较专业。蒲胜和蒲元一听就知道这是个懂行的,还不瞎指挥,也就很快消弭了内心的紧张。
“都说诸葛兄弟无所不知无所不能,看来所言不虚了,没想到诸侯连冶铁锻钢也这么有见地。”
年轻的蒲元原本对于自己那点自留地,还是非常有底气的。听了诸葛瑾的话后,才忍不住暗暗赞叹。
双方磨合切磋了大约一刻钟,诸葛瑾也就渐渐摸清了对方如今在打铁上的一些需求和隐痛点。
诸葛瑾原本以为,今天的工作展开,会跟很多攀科技种田的穿越小说一样,自己一上来就有机会指点蒲家叔侄:高炉越高、炉膛越大、炉体材质越耐火,炼铁效率就会越高!
来之前,他甚至把“铝酸盐土壤烧砖更能耐火”之类的点子都想好了,还准备拿出几个材料学领域的配方,让古人惊为天人、纳头便拜。
但是聊完之后,他才发现,事情还远远没到那一步呢。
蒲元虽然年轻,但也打了五六年铁了,从学徒算起,更是有将近十年,蒲胜更是打了三十多年铁。而这两人从头到尾,都没有加高加大炉子、提升炉子耐火性的需求。
最后还是诸葛瑾主动试探性提出:“如果给你们一种可以耐受更高炉温的材料,来打造熔炉,你们能不能提升炼铁的速度和产量?”
而蒲元只是一愣,都不用附耳转述给伯父听,他自己就直接回答了:
“这种材料……根本用不到吧,如今的炉温,连把这种红泥糊的炉子烧到红热发软都做不到,普通红泥已经够耐火了。”
这个回答,着实让没有心理准备的诸葛瑾,觉得一拳打在了棉花上。
好家伙,原来汉末的熔炉最多只能到1100度、并不是因为炉膛耐热极限的限制吗?而是火焰温度本身就太低?这才是最短的短板?
这跟诸葛瑾原先的预测认知颇有出入。
他倒也知道,后世到了近代工业化时期,德国人搞了热风炉,把通进炉膛的空气提前预热,最终做到了1600度的炉温,连纯铁都能直接熔化。不过那玩意儿能耗是非常高的,加热空气的热量浪费也极大。
但是,哪怕没有热风炉,就往炉膛里吸进冷气,要把炉温提高到1400度还是做得到的,距离如今的工艺水平,至少还有三百多度的提升空间呢!
这三百多度的提升空间,主要瓶颈难道不是炉膛本身的耐热极限吗?
诸葛瑾不得不收起成见,愈发虚心地和蒲元、蒲胜一個点一个点探讨,不再预设任何观点。
然后,蒲元才在一点点的排查中,提到了一个制约性的因素:“将军,据我所知,要把炉温继续提高,关键还是鼓风不够快。鼓风越快,进气越多,木炭燃烧才越快,才越容易变热。
我们如今用的鼓风器还是皮橐tuo,此处工坊濒临江河,有水排连接皮橐,鼓风已经能比手压更快些,所以炉温也能比那些没有水排的工坊高些。如果能让风进得更快,咱就能烧熔出杂质更少的生铁水,烧熔速度也更快。”
众所周知,合金的熔点是低于合金中的主料金属单质熔点的,杂质越多越不纯,熔点就越低。
所以纯铁熔点要一千五百多度,而杂质越多的生铁越容易熔化。一千一百度就能把熔炉里的劣质生铁水烧熔出来,而如果升到一千二百度,就能进一步除杂,熔出更纯些的铁水,越纯越难熔。
蒲元虽然没有精确的“温度”概念,但他凭经验就可以判定,目前的炉膛耐火性还绰绰有余,只要鼓风效率上来了,让燃料燃烧更快,再提高个百来度炉温不是问题。
而诸葛瑾听他提到“水排”后,才眼前一亮,让蒲元立刻带他去看实物。
几人绕出院子,才看到院墙后面打了个大洞,有一架类似水车的东西、延伸到河边引出的一条沟渠中,沟渠里的水流冲刷轮子、带动曲轴连接的一个木柄皮囊不断推拉,把皮囊里的空气鼓进炉膛。
水排的形状跟后世的水车还是有很大差距的,但也不是前些年掖庭令毕岚发明的翻车。
这是一百多年前南阳太守杜诗发明的水力鼓风装置,不过因为地理受限,并没有全面推广开来,很多地方没有流速合适的河流来安装。
按照蒲元的介绍,如果没有这种水排鼓风的皮橐,就靠那些小铁匠铺的人力手拉皮橐鼓风,那么估计炉温最多也就刚刚一千度出头,连一千一都达不到。
而诸葛瑾仅仅看了一眼,就发现这玩意儿至少还有两个可以改良的点:
首先是水车的形状,他后世见了那么多水车,完全可以照着记忆优化。
其次就是鼓风的东西,都有水车了,还特地弄个皮革气囊做活塞运动推拉,效率也太低了。
直接搞个电风扇哦不是“水风扇”,或者说“水力换气扇”不好么?
什么样的做功方式、换气效率最高,这是现代小学生都知道的常识。
不然后世电风扇、换气扇就不会长那个样子了,那都是千百年来物理学、流体动力学经验积累的结果。
诸葛瑾虽然搞不定电,但把动力源换成水不就行了么。
当然,他也稍微懂点儿大物里的流体动力学,知道电风扇那种形状,在低转速下鼓风效率还是很低的。
不过这也不是什么问题,给水车的动力输出端加个木齿轮,或者皮带传动的链轮,搞出变速机构,大轮子转一圈抵风扇小轮转几十圈,那速度就够了。
自己虽然做不出每分钟几千转的风扇,但是搞个每分钟几百转还是轻松的,哪怕用木片做扇叶,强度也够了,实在不行就让这群铁匠打造铁质的风扇叶!
至于扇叶的斜率,可能要多反复试验一下,看看多大的斜率配多大的转速效率最高,需要实践来检验。
诸葛瑾只是隐约靠他那点物理知识,记得“汽轮机/风扇叶片转速越大,叶片斜率要越高,转速越慢,斜率越低”。
所以后世舰船的螺旋桨转得慢,斜率都不大。飞机螺旋桨转得快,斜率就大得多。汽轮机或涡轮机的叶片斜率就更大了。
想到了这一点后,诸葛瑾就拉着蒲元他们先去别处考察,然后给身边的侍从吩咐了几句,让他们去找诸葛亮和黄月英赶紧来一趟。
……
大约一个时辰后,诸葛亮和黄月英就到了。诸葛瑾也不客气,直接使唤弟弟弟妹:“阿亮,你们有空帮着琢磨琢磨,能不能把这个水车搞个皮带轮子加减速。
大轮转一圈小轮转十几圈甚至更多,然后小轮的轴拖几根木质叶片或铁片,对着炉膛风道鼓风,看看能比皮橐鼓风火力猛多少。”
诸葛亮和黄月英没想到居然是这样的任务,不过好在这天诸葛亮确实不忙活,他们也觉得这事儿新奇,挺有兴趣,就立刻帮着着手了。
尤其黄月英,这几天原本已经在琢磨改良刘晔投石机的问题,她已经得了诸葛瑾交代的“搞配重式投石机”这个大方向思路,正在琢磨投石机蓄力时、怎么把沉重的配重用省力杠杆或滑轮给起吊起来。
所以眼前这项需要给水车“加转速、减扭矩”的变数传动机构,让黄月英也颇觉互有相通之处。她稍一琢磨,隐隐然觉得脑海中一个困扰了两三天的小问题,忽然就融会贯通了。
而工坊里匠人本来就多,也有会木工活的,一大堆工匠按照他们的指挥动手,诸葛瑾还和弟、妹偶尔交流切磋,微调优化,落日之前,居然就把第一台“木轴水力换气扇”样品给做出来了。
众人忙活了大半天,疲累得不行。但是看着这个新东西接到炉子的鼓风进气口上,往里源源不断地吹风,再也没有皮橐鼓风的停顿感、间歇感,蒲元和蒲胜都是两眼放光。
“这也行?天下还有直接转轮子鼓风的?诶,这不就是风车吗?不过普通风车转得比风还慢,这个转得快多了。瞬息之间便是好几十圈了,要是用铁片打造风车叶子,估计能转得更快更稳吧!”
“对啊,我们原先怎么就没想到呢?风车不就是风力吹在上面、推动车叶吗?这是反过来,别的力快速推动车叶,然后扇出风来,这风还不小呢,比鼓皮橐大多了!”
“快看!炉膛里的亮光更白了!肯定是风吹得快木炭也烧得更快了,快加木炭!继续加木炭!增加一倍人手往里倒炭!”
蒲元等人兴奋得直跳脚,连忙指挥那几个苦力烧炭工往炉膛顶部倒入更多的木炭。
随着呼啸的风力鼓进炉膛,炉温估计比原本皮囊鼓风时更高了大几十度,众人很快就发现铁水流出来的速度肉眼可见的变快了一些。
而且铁水的颜色也没原先那么暗沉,而是更加炽白些,显然杂质都变少了。有了这个结果,刚才的付出都是值得的。
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