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宋应星一行在大冶县安顿下来、适应环境,慢慢展开工作。
在沈道台的资助下,到处延揽工匠、配齐各行人才。
有充足的经费支持,他也可以毫不犹豫地缺啥买啥,把实验室和研究团队渐渐搭建起来。
这些事儿千头万绪,不知不觉就忙活了大半个月,时间也悄然来到了腊月下旬,再有不到十天就要过年了。
虽然忙碌,成绩也是非常喜人的,至少第一批改良后的高炉,结构验证已经跑通了。
所用的耐火砖材料,或许还能迭代优化,但目前研发中的半成品样品,在耐高温性能上,也已经比原本的高炉砖材、额外上升了大约一两百度。
煤炭炼焦的工艺,也有条不紊地跑通了,原本靠着试验人员的经验来调解烧焦时的空气进气量,如今都已经升级到了靠炉具本身的气门结构、和操作规程,来控制供气量。
为此,工匠们也打造出了第一台可以稳定作业的专业烧焦炉。以后一边改良一边扩产,看起来形势一片大好。
腊月二十一这天,沈树人得了宋应星和宋明德叔侄同知,说是新的试验高炉到了开炉出铁的验收日了。
沈树人也非常振奋,一大早就亲自去了铁厂,仔细观摩实际效果。
他亲自督导武昌府的军工业种田,前前后后快两个月,终于有了第一批实打实的成果。
到了铁厂后,很远就能看见一座比原本的旧高炉至少又高出七八尺的新炉,高大巍峨地矗立在那。
如果后续耐火砖材料配方进一步升级、炉壁底部的高温下抗压强度进一步提升,那这高炉就还有继续加高的潜力。
而越高的高炉,也就意味着更加充分的反应程度和更高的生产效率、产品质量。
当然,这座高炉除了变高、更耐高温、换了燃料之外,还有其他一些新的小设计。
比如,古代华夏文明在高炉冶金的时候,都是不太重视进气预热的。以至于炼铁时,炉膛内的温度始终没法升得太高。
沈树人虽然不懂技术,但也大致知道这个努力方向,毕竟前世看书也不少,所以前阵子就跟宋应星交代了。
宋应星也很有执行力,不到十天就把这个问题解决了,甚至还迭代了两三次——
最初的时候,宋应星想到的是直接在炼炉进气口之前再加一个预热腔室,在腔室外面烤火,把即将进入炉膛的空气先加到一定温度。
但炉膛本身的导热性太差,空气本身的导热性更差,隔着一层炉壁加热,效率太低,也非常浪费燃料。
后来,宋应星就想到利用已经烧完后的废气、在排气口搜集起来,通回进气口的外层,搞出双层管道。内层是含氧量高的新鲜空气,外层是已经很热的废气,试图把废气的余热传导给新鲜空气,好节约燃料。
但这一招依然只是解决了燃料浪费的问题,对于导热性过低的痛点并没有解决。
好在宋应星聪明,经验丰富,还能跟沈树人互相启发,两人群策群力,就搞出了第三个版本——把隔离废气和新鲜空气的预热腔,直接从耐火砖材质,改成了铁管。
金属管道的热交换效率,当然比砖石强得多,如此一来,废气把热量传给新鲜空气的效率,也就大大提升了。
虽然还是不够高,好歹比之前强了不少。宋应星当时表示,如果还不满意,那就只有用铜管来代替铸铁管了——
地球人都知道,铜是导热性非常好的金属,比铁还好得多,世上的所有金属里,只有金银的导热性比铜更好。
但铜也比铁贵得多,实验性地造几根铜管进行热交换实验是可以的,或者是以后要搞高端特供钢材,可以少量用铜管预热风炉。大规模生产沈树人还有些舍不得,也花不起。
好在宋应星提出了铜管这个思路后,也启发了沈树人,让他联想到了后世的热水器。
后世的燃气热水器,为了热交换效率,不都是用弯弯曲曲的铜管承载自来水、让燃气火苗炙烤铜管快速烧水么?
沈树人毕竟是男人,高材生,哪怕不是理科生,前世家里热水器坏了他还是拆开来看过的。被这个思路启发后,他很快意识到:材料的导热性不够好,那还可以通过增大表面积来提高热交换么!
就算只是用最便宜的铸铁管进行空气热交换,咱也可以把铸铁管的模具改一改,直接做成管内外壁有很多凸起的鳍片,那不就跟后世电脑cpu上的散热器一个结构了嘛!
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