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再造汉明

第四十五章 纺线机、缫丝机、锅炉

一家人说笑了一会儿,刘云豹告诉哥哥,把隔壁的2个店铺盘下来了,又招了10个工人。现在肥皂坊的日产量稳定在3000块,润肤膏也达到了2000盒,上次那个国丈爷又让仆人来买了1万块肥皂,好像还从父亲那里也采购了500匹绸布。

父亲听后说道,是的,那个国丈爷来厂里采购了500匹绸布,2000匹棉布。你离开的这2个月,松江府、嘉兴府、湖州府、常州府的织坊掌柜们来购买了600台织机、800台纺纱机。

刘云龙一听,忙说道,不错,这下净赚了近16万两银子,开矿、开厂的费用不愁了。

弟弟继续说道,现在肥皂、润肤膏不仅远销南京、北京,连日本国的商人都来采购肥皂、润肤膏了。棉花籽陆陆续续又收购了几万斤,已榨了2万多斤。各种精油、酒精也蒸馏了不少,都存起来了。

刘云龙问刘云豹,你的土硝收了多少?

刘云豹说土硝已收了200多斤。

刘云龙问道,怎么才收了200多斤土硝?

刘云豹说道,这个东西采集的场所太臭,本地人都没人干。这都是一些来自辽东、陕西、河南、山东的流民采集的,不到3个月的时间能收购到200多斤,已经不错了。

刘云龙说道,要继续放风,等时间长了,采集的人多了,收购量会上去的。他又问弟弟,烟草收了吗?

刘云豹说道,烟草因收割不久,已收购了100担。

刘云龙说道,要继续收购烟草。说话时,刘云龙突然想到山苍子已到收获季节,再不收购,会被蝗虫吃光,于是又问弟弟,香料山苍子收购了吗?

山苍子是一种野生的果子,郎中常把它入药消肿止痛。其实,山苍子的果皮可以用蒸馏法制精油,蒸馏后的果仁还可以榨油,山苍子果仁的含油率达62%。与龙脑是苏门都刺岛(即苏门答腊岛)特有的香料一样,山苍子是中国特有的香料。

弟弟听后说道,山苍子刚刚开始成熟,还没收购呢。

刘云龙说道,苏州有很多流民找不到工作,你去动员这些流民去上方山、天平山、穹窿山、五峰山、东山、西山采摘山苍子,再不采摘得的话,等蝗虫来了,啥都没有了。

刘云豹说道,明天就去找流民上山采集山苍子。

刘云龙继续说道,你再去采购个几千斤葡萄。

刘云豹说今年旱情这么重,葡萄比往年贵30%。买了几千斤葡萄干嘛用?

刘云龙说用葡萄酿葡萄酒。

父亲在边上说道,自有了蒸馏高度酒后,苏州就没人酿葡萄酒。估计酿葡萄酒的技术都失传了。

刘云龙说不要紧,我知道怎么酿葡萄酒。

父亲说酿葡萄酒的酒曲都没地方买,你怎么酿葡萄酒。

刘云龙说酿葡萄酒加酒曲是多此一举,根本就不需要用酒曲。

父亲问你有酿葡萄酒的地方吗?你酿了葡萄酒,有人买吗?

刘云龙想了一下说道,没有酿酒地方的话,就让大家买口水缸,在家里酿酒,酿了酒之后我收购。没人喝葡萄酒的话,我来慢慢培养他们喝葡萄酒,养成习惯了。葡萄酒就有销路了。

刘云龙接着问刘云豹,肥皂铺中现在谁比较出色?

刘云豹说,汪洪亮这个人不错,人厚道,肯干活,粗活累活都愿意干,

刘云龙说道,那你今后让他来管理肥皂铺,以后你每天只要去一个时辰就够了。

刘云豹问道,怎么,我犯错了吗?为啥要把铺子交给别人来管?

刘云龙说道,不是说你犯错了,是让你静下心来读书。你每天去肥皂铺把稀释的酒拿过去就行了,关键配方还是要掌握在自己手里的。

刘云豹问道,我这么大了,还读书?

父母亲也问刘云龙,怎么会想到让弟弟读书的?

刘云龙指了指妹妹、李必恭说道,不仅阿豹要读书,妹妹和小四也要读书。妹妹已识了1千多个字,也学过了算术。我准备在新屋那边办一所学校,你们都要去读书。

刘云豹说道,我不读书,我要赚钱。

刘云龙说道,你不读书,能知道为啥炼碱能变成烧碱吗?能知道为啥碱和油能做肥皂吗?能知道为啥细线机、织布机要用那么多的轴承吗?能知道制作轴承为啥要那么多道工序吗?

妹妹说道:“我要读书。”

刘云龙说道:“嗯,这才是我的好妹妹。将来,你和小四必成大器。”

李必恭是刘云龙的小师弟,在刘云龙家排行是老三,但刘云龙习惯称“小四”了。

李必恭说道:“我不打工,父母会骂死我的。”

刘云龙说道:“师傅那边已给你存了不少银子了,还要你打工干嘛?你接下来的任务就是给我好好读书。”

刘云豹说道,他俩能成大器,我就成不了?

刘云龙说道,你不读书,肯定成不了大器,最多做个肥皂铺掌柜。

刘云豹马上说道,行,我也读书,我也要成大器。

刘云龙说道,我准备办2个班,你们是普通班,还有一个是进修版,主要培训那些管理人员。

父亲说道,原来你在盘门东大街新造的房子里买了那么多桌椅,是用来办学的?

刘云龙说道,是的,我要和府学比拼一下,看看谁的学校厉害。他接着问父亲,织布厂那边有哪些人比较出色。

父亲就说道,康福标、周泉、潘益飞、谭真、王亚琴、谢雪梅那几个人不错,替我做了不少事。

刘云龙就问,那让康福标来管织布厂,行不行?

父亲问,难道你也不要我管织布厂了吗?

刘云龙说道,爸,你看我们家产业在逐渐扩大,靠我们父子几个管得过来吗?我想成立集团公司,下面设立铁铺、肥皂铺、织布厂等,你呢做董事长,掌管所有的产业,我呢做总经理,具体负责各分厂的运作。各分厂就由我们看得中的人来管理。

父亲一听,忙问什么是董事长,什么是总经理?待刘云龙解释后,父亲觉得不错,就说好。

刘云龙就说,过几天我把各铺子管事的人一起叫过来,开个会,宣布一下。

次日,刘云龙留在家里,开始设计新式纺线机、缫丝机,同时设计锅炉。

设计的纺线机是16锭,缫丝机是16绪。

纺线机的原理和拉细机的原理差不多,只是立式的,棉条在下面,线锭在上面,每个线锭与主轴有个抱箍,当需要换棉条或断线时,只要放松抱箍,就能换棉条或接线,不会影响其它线锭的工作。

缫丝机的汤盆改用长的瓷槽,瓷槽内通蒸气管,这样煮蚕茧的水温能保持恒温。由于将汤盆改用了长的瓷槽,蚕茧在长的瓷槽内烧煮,用绪帚找出5-6个茧子的绪头后,挂上丝钩,再通过鼓轮绕到络筒上。16个挂钩的后面是16个鼓轮、16个络筒,每个络筒与主轴也有抱箍,当需要接绪头时松开抱箍就可以了,不影响其它络筒。

由于这种缫丝机要用蒸气,需要锅炉,刘云龙就开始设计锅炉。

这个锅炉不是动力锅炉,是供热锅炉。由于没有电,没法用焊接来制作锅炉,只能用螺栓连接来制作锅炉。锅炉的下部是炉膛,用来烧火,中间是水,水液面上部是个封闭的空间,有钢管通往分气缸。当锅炉中的水烧开后,大量的水蒸气在上部形成气压,打开阀门后,蒸气被送到分气缸,再由分气缸把蒸气送到各车间。锅炉的外侧砌上保温砖后,就能使用了。

刘云龙设计的锅炉炉体是卧式圆筒形,炉体直径为1.5米,长为3米,这样不仅稳,而且受热面积大。炉体结构用3mm的钢板,钢板环向用12mm的螺栓连接,长度方向用16mm的螺栓连接,钢管是丝扣连接,有阀门处用法兰连接。

后世国家标准的普通碳素钢Q235的设计抗拉强度、抗压强度、抗弯强度都是215Mpa(1Mpa=1N/cm2)、设计抗剪强度是125Mpa,其制作的压力容器适用于35Mpa的压力及0.02Mpa的负压(即真空度);普通粗制螺栓的设计抗拉强度为170Mpa、设计抗剪强度为140MPa。

明代的钢没人检测过它的抗拉强度,即使今后刘云龙自己钢铁厂炼出的钢,究竟能有多大的抗拉强度,还得经检测后才能知道。

刘云龙在计算时,为保守起见,按钢的设计抗拉强度为180Mpa、螺栓的设计抗拉强度为140Mpa来进行计算,这样单个直径为12mm的螺栓可以承受1583公斤拉力(即1.58吨力或15.8KN),单个16mm的螺栓可以承受2813公斤拉力(即2.81吨或28.1KN),每米3mm厚的钢板可以承受5.1万公斤拉力(即51吨)。把锅炉看作是一个圆筒体,忽略锅炉内的水压力,锅炉内形成蒸气后,蒸气压力均匀作用在钢板内侧,锅炉外侧受大气压力,锅炉炉体在内外压力差的影响下,在钢板内产生环向拉应力和径向拉应力。刘云龙用薄壁容器受力公式计算出,直径1.5米,壁厚为3mm的钢板制成的锅炉可承受0.82Mpa的蒸气压力(即约8个大气压);炉体用螺栓将钢板连接后,螺栓产生的拉力将钢板压紧,钢板间产生**力来抵抗锅炉因压力差产生的拉力。刘云龙设计的锅炉,设计压力为0.15MPa,压力差导致锅炉顶部或底部受到的压力为88.3KN,钢板与钢板之间的**系数为0.15,需要588.7KN的压紧力,由于每个12mm螺栓能承受的最大拉力为15.8KN,因此径向需要38个螺栓来连接,螺栓间距为12.4cm。压力差对锅炉立面半圆柱体产生的压力为225KN,如为一块钢板卷成圆筒形后用螺栓连接,需要750kN的压紧力,由于每个16mm的螺栓能承受的最大拉力为28.1kN,因此长度方向需要27个16mm的螺栓,螺栓间距为11cm。两个方向的螺栓间距在11-12cm,正好。螺栓间距大了,两个螺栓间的钢板缝隙易渗水或漏气。锅炉还需要一个直径为60cm的用于安装和检修的人孔,作用在人孔盖板上的压力为14.13N,用8个直径为12mm的螺栓已足够。为防止泄露,钢板与钢板之间用浸过桐油的麻丝来密封,螺栓、螺母与钢板间用铜垫片来密封。如蒸气压力管外径为10cm,壁厚3mm已足够能承受0.15Mpa的工作压力。为观察锅炉内的水位,锅炉上还设计了水位表。设计的蒸气压力为0.15MPa,实际蒸气压力以0.13MPa计,这样安全系数就更大了。为确保锅炉安全,锅炉还设计了安全阀,当蒸气压力大于0.13Mpa时,蒸气从安全阀中放出。水中有碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硅酸钙等杂质,时间长后会在锅炉里形成污垢,影响锅炉受热及寿命,锅炉底部设了个排污阀,可把污垢排放。考虑到供水的压力必须高于锅炉内的气压,否则没法向锅炉内供水,锅炉的工作压力为0.13Mpa,有二种方式,一种是利用杠杆原理把水压入锅炉,一种是利用水塔向锅炉供水。刘云龙考虑后,决定利用杠杆原理向锅炉供水。刘云龙在后世本就是搞结构设计的工程师,锅炉的支撑结构也很容易的解决了。

计算好后,刘云龙心想,这台锅炉才0.13MPa的工作压力,就要用这么多螺栓来连接,怪不得历史上由英国人托马斯·塞维利研制的第一台蒸汽机的压力才0.11MPa。今后研制的锅炉、蒸汽机、水压机等压力容器、压力设备,如要承受更大的压力,容器的壁厚、螺栓的直径、螺栓的间距都得进行计算,不然这些压力容器、压力设备会爆炸的。

接着刘云龙设计了活塞式真空提水泵。长洲县阳山的白泥矿、黟县的石煤矿、歙县梅岭的煤矿等都是地下开采,用水车排水的话,水都会漏光,只有用这种真空排水泵才有效。

刘云龙设计的锅炉、真空泵都依赖于他能不能炼出合格的钢。

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