九月的明月城,暑气渐消,海风带来了初秋的清爽。城市在有条不紊地运转着,科学院内各实验室更是灯火常明,充满了探索与创造的激情。然而,在新建不久、位于城堡区僻静一角的“电力科学院”实验室内,年轻的奥托·冯·格里克却陷入了暂时的迷茫。
他按照闪索提供的简易手摇发电机图纸,带领着挑选出的普鲁士助手和明月城学徒,成功地制作出了几个模型。
当他们快速摇动手柄,看到连接在线圈两端的简陋检流计(用磁针和细铜丝自制)指针发生微小但确凿无疑的偏转时,整个实验室都沸腾了!磁生电,这个划时代的现象被他们亲手验证了!
最初的狂喜过后,格里克试图深入。他想测量这“电力”的强弱,想研究其特性,想探索如何增强它,甚至储存或利用它。然而,他们手头的工具太原始了。
检流计只能定性,无法定量;产生的电流微弱且不稳定;除了让指针偏转,他们不知道这“电力”还能做什么。闪索城主提出的“电灯”、“电报”等宏伟构想,如同镜花水月,看得见轮廓,却不知如何触及。
格里克感到了一种前所未有的知识焦渴和实验瓶颈。他需要新的灵感,需要不同领域的知识碰撞。这一日,他鬼使神差地离开了自己的“电力”小天地,信步走进了主科学院大楼,想看看其他学者们在研究什么,或许能触类旁通。
科学院内分区明确,但他很快被一阵激烈的争论声和叮当作响的金属敲击声吸引,来到了机械与动力实验区。这里比他的电力实验室大得多,也热闹得多。
只见王徽和威廉·席卡德两人,正围着一个半人多高、结构复杂的金属与木头混合的大家伙,一边比划一边争论,脸上都带着汗水和焦躁。周围还围着不少工匠和学生,同样眉头紧锁。
那大家伙正是他们苦心研制了数月的“复式蒸汽机”原型机!相比王徽最初的简陋模型,这台机器已经复杂了无数倍:巨大的卧式锅炉连接着两个直径不同的气缸(实现复式膨胀,提高效率),精密的滑阀配气机构,坚固的铸铁机架,飞轮、连杆、曲轴一应俱全。许多部件闪烁着新加工出来的金属光泽,但也有一些地方能看到反复修改和修补的痕迹。
“问题就在这里!”王徽指着连接两个气缸的蒸汽管道和滑阀,“高压缸排出的乏汽进入低压缸的时机和压力总是不对!要么浪费,要么造成‘锤击’(水锤现象),震动太大!”
“我认为是滑阀的行程和开度设计还需要优化!”席卡德用德语夹杂着生硬的汉语,指着自己画的复杂图纸,“我的计算表明,现有的曲线不够平滑!”
两人各执一词,旁边通晓双语的学徒努力翻译着,但显然无法完全传达那些精深的机械术语和计算细节。实验似乎卡在了一个关键的瓶颈上。
格里克默默地走近,没有打扰,只是仔细观察着那台复杂的机器和两人争论的焦点。他虽然主攻物理和“电力”,但对力学和机械传动同样有着深厚的兴趣和敏锐的直觉。听着两人的争论,看着那些管道和阀门,他脑海中关于压力、流量、能量转换的物理图景逐渐清晰起来。
忽然,他走上前,用清晰的德语(叶卡捷琳娜最近给他突击培训了一些简单汉语,但关键时刻还是母语顺口)说道:“王先生,席卡德先生,请恕我冒昧。也许问题不在于滑阀曲线的细节,而在于对‘乏汽’状态的理解。”
王徽和席卡德一愣,转头看向这个突然插话的年轻普鲁士人。他们知道格里克是城主看重的人才,在研究什么神秘的“电力”,但没想到他会对蒸汽机感兴趣。
格里克拿起一支炭笔,在旁边的一块黑板上画出示意图:“看,高压缸做功后排出的蒸汽,并非完全失去压力和水汽。
它依然带有可观的热能和一定的压力。如果直接将其引入低压缸,而低压缸的进气阀开启时机和缸内容积与这股‘乏汽’的特性不匹配,就会导致你们所说的能量浪费或剧烈震动。”他指着滑阀和连接管道,“或许,我们需要在这里,增加一个微调装置,或者重新设计乏汽通道的缓冲结构,让乏汽能够更平顺、更可控地进入低压缸,而不是一股脑地冲进去。”
他一边说,一边结合自己研究电流、磁场时对“场”和“流”的理解,用简洁的物理语言描述了蒸汽在管道中的流动状态和能量传递过程。这些从全新角度出发的分析,让王徽和席卡德眼前一亮!
“对啊!我们一直盯着阀门本身,却忽略了蒸汽‘流’的特性!”王徽猛地一拍大腿。
“乏汽的‘状态’……缓冲……平顺……”席卡德喃喃自语,随即快速在自己的图纸上修改起来,“如果在这里加一个小的膨胀腔……或许可以……”
三人立刻凑到一起,语言障碍在共同的科学语言(草图、公式、手势)面前变得微不足道。格里克凭借其扎实的物理学功底和对“系统”的敏锐把握,提出了几个关键的建议。王徽和席卡德则从工程实现的角度进行补充和细化。周围的工匠和学生也积极参与进来,提供实际的加工和装配意见。
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